基于多支路阻抗重塑的DFIG次同步振荡抑制方法技术

本发明专利技术公开了基于多支路阻抗重塑的DFIG次同步振荡抑制方法，包括滤除转子电流、GSC电流的基频分量的滤波器、产生虚拟阻抗对应的电压指令虚拟阻抗生成装置和将虚拟阻抗对应的电压指令与原电压给定值叠加获得新的电压给定值的抑制装置；在双馈风力发电机的转子侧变流器(RSC)和网侧变流器(GSC)中附加虚拟阻抗控制来改变双馈风力发电系统的等效阻抗，从而实现次同步振荡的快速有效抑制，无需增加其他设备保证了本发明专利技术的稳定性以及经济性，与传统的附加阻尼控制相比抑制作用更强，在整个次同频段均有抑制作用，提升了抑制效果。

Suppression of subsynchronous oscillation of DFIG based on multi-channel impedance remodeling

【技术实现步骤摘要】
基于多支路阻抗重塑的DFIG次同步振荡抑制方法
本专利技术涉及风力发电
，具体涉及基于多支路阻抗重塑的DFIG次同步振荡抑制方法。
技术介绍
随着风电容量的增加，国内外发生了多起大型风电场并网系统的次同步振荡现象，导致大面积风电机组脱离电网，给电网安全造成了严重影响。为了避免这一影响，需要采取快速有效的措施来抑制次同步振荡。现有的双馈风力发电机(DFIG)次同步振荡的抑制策略主要分为3类：柔性输电系统及其附加附加阻尼控制器、次同步滤波器以及风机换流器控制回路上附加次同步阻尼控制器。前两类抑制策略需要在系统中增加硬件设备，成本上不够经济。而现有的风机换流器控制回路上附加次同步阻尼控制器策略仅在转子侧变流器(RSC)附加虚拟电阻，抑制效果有限。尤其对于高串补度的风力发电系统，次同步振荡程度比较严重，仅在RSC中附加虚拟阻尼无法抑制次同步振荡。故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于多支路阻抗重塑的DFIG次同步振荡抑制方法，提高了抑制次同步振荡的能力，降低了设备成本且保证了系统的稳定性。本专利技术提供了基于多支路阻抗重塑的DFIG次同步振荡抑制方法，包括滤除转子电流、GSC电流的基频分量的滤波器、产生虚拟阻抗对应的电压指令虚拟阻抗生成装置和将虚拟阻抗对应的电压指令与原电压给定值叠加获得新的电压给定值的抑制装置，包括以下步骤：步骤S1：将转子电流、GSC电流的DQ轴分量ird、irq、igd、igq分别输入滤波器，获得只含次同步振荡频率分量的电流i′rd、i′rq、i′gd、i′gq；步骤S2：i′rd、i′rq分别乘以增益Kr_rsc后获得RSC侧虚拟电阻的DQ轴分量Urd_rsc、Urq_rsc；i′rd、i′rq分别乘以增益Kx_rsc后获得RSC侧虚拟电抗的DQ轴分量Uxd_rsc、Uxq_rsc；i′gd、i′gq分别乘以增益Kr_gsc后获得RSC侧虚拟电阻的DQ轴分量Urd_gsc、Urq_gsc；步骤S3：将Urd_rsc、-Uxd_rsc和原RSC的D轴电压给定值叠加后作为RSC新的D轴电压环给定将Urq_rsc、Uxq_rsc和原RSC的Q轴电压给定值叠加后作为RSC新的Q轴电压环给定将Urd_gsc、Urq_gsc和原GSC的DQ轴电压给定值叠加后作为GSC新的DQ轴电压环给定本专利技术的有益效果体现在：本专利技术通过在双馈风力发电机的RSC和网侧变流器(GSC)中附加虚拟阻抗控制来改变双馈风力发电系统的等效阻抗，从而实现次同步振荡的快速有效抑制，无需增加其他设备保证了本专利技术的稳定性以及经济性，与传统的附加阻尼控制相比抑制作用更强，在整个次同频段均有抑制作用，提升了抑制效果。附图说明图1为本专利技术中双馈风力发电系统结构简图；图2为原RSC控制框图；图3为原GSC控制框图；图4为本专利技术中双馈风力发电系统等效电路图；图5为本专利技术中双馈风力发电系统多支路阻抗重塑等效电路图；图6为本专利技术中基于多支路阻抗重塑的双馈风电机组次同步振荡抑制策略控制框图。具体实施方式以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。双馈风力发电系统结构如图1所示，包括双馈风机、GSC、RSC、网侧滤波器、变压器、输电线路、串补电容等。基于原有的RSC阻抗模型(如图2所示)、GSC阻抗模型(如图3所示)与DFIG阻抗模型建立的双馈风力发电系统阻抗模型等效电路如图4所示,再利用诺顿定理将阻抗模型等效聚合成RLC电路。系统的等效阻抗为：式中，Req、Leq、Ceq分别为系统的等效电阻、等效电感、等效电容。系统的自然振荡频率为：在自然振荡频率下，系统等效电抗为0(即)。此时，若等效电阻Req<0，系统将发生振荡。故需要改变系统的等效阻抗使自然振荡频率下的等效电阻由负变正，进而达到抑制次同步振荡的目的；上述的DFIG阻抗模型表达式为式中，Rr为转子电阻，Rs为定子电阻，Lls、Llr分别为定、转子漏感，slip(s)为滑差率；GSC阻抗模型表达式:式中，Kgp、Kgi分别为GSC电流内环比例、积分系数，ω为同步旋转速，Lfilter为网侧滤波电感；RSC阻抗模型表达式:式中，Krp、Kri分别为RSC内环比例、积分系数，Lr为转子绕组自感，Ls为定子绕组自感，Lm为定、转子绕组互感。具体的，包括滤除转子电流、GSC电流的基频分量的滤波器、产生虚拟阻抗对应的电压指令虚拟阻抗生成装置和将虚拟阻抗对应的电压指令与原电压给定值叠加获得新的电压给定值的抑制装置，包括以下步骤：步骤S1：将转子电流、GSC电流的DQ轴分量ird、irq、igd、igq分别输入滤波器，获得只含次同步振荡频率分量的电流i′rd、i′rq、i′gd、i′gq；步骤S2：i′rd、i′rq分别乘以增益Kr_rsc后获得RSC侧虚拟电阻的DQ轴分量Urd_rsc、Urq_rsc；i′rd、i′rq分别乘以增益Kx_rsc后获得RSC侧虚拟电抗的DQ轴分量Uxd_rsc、Uxq_rsc；i′gd、i′gq分别乘以增益Kr_gsc后获得RSC侧虚拟电阻的DQ轴分量Urd_gsc、Urq_gsc；步骤S3：将Urd_rsc、-Uxd_rsc和原RSC的D轴电压给定值叠加后作为RSC新的D轴电压环给定将Urq_rsc、Uxq_rsc和原RSC的Q轴电压给定值叠加后作为RSC新的Q轴电压环给定将Urd_gsc、Urq_gsc和原GSC的DQ轴电压给定值叠加后作为GSC新的DQ轴电压环给定新的电压指令值改变了双馈风力发电系统的等效阻抗，使得振荡频率下的等效电阻由负变正，从而有效抑制次同步振荡。上述的基频滤波器，用以滤除转子电流、GSC电流的基频分量；将转子电流、GSC电流的DQ轴分量ird、irq、igd、igq分别输入滤波器，通过傅里叶计算电流中的直流分量(ABC坐标系下的基频分量对应DQ坐标系下的直流分量)，输入电流减去直流分量即获得只含次同步振荡频率分量的电流i′rd、i′rq、i′gd、i′gq。虚拟阻抗生成装置，用以产生虚拟阻抗对应的电压指令；i′rd、i′rq分别乘以增益Kr_rsc后获得RSC侧虚拟电阻的DQ轴分量Urd_rsc、Urq_rsc；i′rd、i′rq分别乘以增益Kx_rsc后获得RSC侧虚拟电抗的DQ轴分量Uxd_rsc、Uxq_rsc；i′gd、i′gq分别乘以增益Kr_gsc后获得RSC侧虚拟电阻的DQ轴分量Urd_gsc、Urq_gsc；抑制装置，用以将虚拟阻抗对应的电压指令和原电压给定值叠加获得新的电压给定值；将Urd_rsc、-Uxd_rsc和原RSC的D轴电压给定值叠加后作为RSC新的D轴电压环给定将Urq_rsc、Uxq本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多支路阻抗重塑的DFIG次同步振荡抑制方法，其特征在于：包括滤除转子电流、GSC电流的基频分量的滤波器、产生虚拟阻抗对应的电压指令虚拟阻抗生成装置和将虚拟阻抗对应的电压指令与原电压给定值叠加获得新的电压给定值的抑制装置，包括以下步骤：/n步骤S1：将转子电流、GSC电流的DQ轴分量i

【技术特征摘要】
1.基于多支路阻抗重塑的DFIG次同步振荡抑制方法，其特征在于：包括滤除转子电流、GSC电流的基频分量的滤波器、产生虚拟阻抗对应的电压指令虚拟阻抗生成装置和将虚拟阻抗对应的电压指令与原电压给定值叠加获得新的电压给定值的抑制装置，包括以下步骤：
步骤S1：将转子电流、GSC电流的DQ轴分量ird、irq、igd、igq分别输入滤波器，获得只含次同步振荡频率分量的电流i'rd、i′rq、i′gd、i′gq；
步骤S2：i'rd、i′rq分别乘以增益Kr_rsc后获得RSC侧虚拟电阻的DQ轴分量Urd_rsc、Ur...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘其辉，唐光钰，史淳，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11