基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法及系统，包括：对电压源变换器VSC端口的电气参数数据进行快速傅里叶变换，获取主导振荡频率；对主导振荡频率进行滤波处理，以获取次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值；利用闭环控制器对次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值进行调节控制，以获取附加参考值；将附加参考值叠加所述VSC的脉宽调制参考电压中，以实现振荡抑制；能够解决新能源系统中附加阻尼控制装置的参数敏感性高、调节速度和抑制效果受限的问题，通过将附加控制回路设计为闭环控制器形式，能够提高附加控制的参数适应性和抑制效果，应用于风电、光伏、动态无功补偿等VSC设备中，能够抑制新能源系统的次同步振荡。新能源系统的次同步振荡。新能源系统的次同步振荡。

【技术实现步骤摘要】
基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法及系统


[0001]本专利技术涉及新能源并网系统次同步振荡的抑制
，并且更具体地，涉及一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法及系统。

技术介绍

[0002]次同步振荡线性往往发生在以下四种电力系统中：汽轮机组—串联补偿电容系统、汽轮机组—直流输电系统、双馈风电机组—串联补偿电容系统、风电/光伏—弱交流系统。其中，容易发生振荡的两类典型新能源并网系统如图1的直驱风机接入弱交流系统和图2的直驱风机与双馈风机经串补并网系统所示。
[0003]对于前两类汽轮机组并网系统，可采取阻尼控制措施进行抑制，包括发电机附加励磁阻尼控制、可控串补附加阻尼控制、直流输电附加阻尼控制等方法进行振荡抑制。而对于后两类含新能源接入的系统振荡问题，目前相关研究单位及学者也提出了部分阻尼控制方法，但工程应用较少。针对新能源系统次同步振荡的阻尼控制器，一般附加在新能源或动态无功补偿装置的电压源型变流器(voltage source converter，VSC)控制系统中，主要分为以下两类：一是通过相位校正即移相控制，使控制器在扰动频率下趋于稳定，其原理如图3所示。其应用的难点在于，需要根据实际电网特性设计和优化阻尼环节参数，当系统振荡频率出现漂移或电网运行情况出现显著变化时，难以保证控制效果，可能反而降低了系统的阻尼水平。二是基于虚拟电阻的控制方法，将虚拟的电压、电流关系引入变流控制，提高对扰动分量的阻尼水平，其原理如图4所示。从原理上而言，与经过优化的移相控制相比，虚拟电阻未对变流控制器的谐振特性进行修正，只是引入附加的电阻特性，理论上其调节速度和抑制效果将受到一定限制，但易于实现，且参数对不同运行方式的适应性较强。其中，G(s)为无阻尼控制时系统闭环传递函数，H(s)为等效反馈补偿环节的传递函数，包含数字滤波、移相(或虚拟电阻)控制、限幅三个环节。
[0004]由于新能源并网系统的次同步振荡具有振荡频率多变、涉及动态装置多、影响因素复杂等特点，在涉及阻尼控制装置时，应降低因振荡频率漂移、运行条件随机变化带来的参数敏感性，同时提高调节速度和抑制效果。
[0005]因此，需要一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法及系统，以解决如何提高新能源系统次同步振荡抑制效果的问题。
[0007]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法，所述方法包括：
[0008]采集电压源变换器VSC端口的电气参数数据，并对所述电气参数数据进行快速傅里叶变换，以获取主导振荡频率；
[0009]对所述主导振荡频率进行滤波处理，以获取次/超同步频率分量的正弦瞬时值或
幅值；
[0010]利用闭环控制器对次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值进行调节控制，以获取附加参考值；
[0011]将所述附加参考值叠加所述VSC的脉宽调制参考电压中，以实现振荡抑制。
[0012]优选地，其中当用于抑制VSC自身控制引起的次同步振荡时，所述闭环控制器为负反馈型闭环控制器；
[0013]当用于抑制外部系统引起的次同步振荡时，所述闭环控制器为正反馈型闭环控制器。
[0014]优选地，其中所述利用闭环控制器对所述次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值进行调节控制，以获取附加参考值，包括：
[0015]当利用所述次/超同步频率分量的正弦瞬时值进行调节控制时，所述闭环控制器的控制方式为比例谐振控制；
[0016]当利用所述次/超同步频率分量的幅值进行调节控制时，所述闭环控制器的控制方式为比例积分控制。
[0017]优选地，其中所述比例积分控制的传递函数，包括：
[0018][0019]所述比例谐振控制的传递函数，包括：
[0020][0021]其中，G
PI
(s)为比例积分控制的传递函数；G
PR
(s)为比例谐振控制的传递函数；K
P
为比例项系数；K
I
为谐振项系数；s为拉普拉斯算子；K
R
为谐振项系数；w1为中心频率；w
c
为截止频率。
[0022]优选地，其中所述方法还包括：
[0023]在将所述附加参考值叠加至电压源变换器VSC的脉宽调制参考电压中之前，对所述附加参考值进行限幅处理。
[0024]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制系统，所述系统包括：
[0025]主导振荡频率获取单元，用于采集电压源变换器VSC端口的电气参数数据，并对所述电气参数数据进行快速傅里叶变换，以获取主导振荡频率；
[0026]次/超同步信号提取单元，用于对所述主导振荡频率进行滤波处理，以获取次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值；
[0027]闭环调节控制单元，用于利用闭环控制器对次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值进行调节控制，以获取附加参考值；
[0028]信号叠加单元，用于将所述附加参考值叠加所述VSC的脉宽调制参考电压中，以实现振荡抑制。
[0029]优选地，其中在所述闭环调节控制单元，当用于抑制VSC自身控制引起的次同步振荡时，所述闭环控制器为负反馈型闭环控制器；
[0030]当用于抑制外部系统引起的次同步振荡时，所述闭环控制器为正反馈型闭环控制
器。
[0031]优选地，其中所述闭环调节控制单元，利用闭环控制器对所述次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值进行调节控制，以获取附加参考值，包括：
[0032]当利用所述次/超同步频率分量的正弦瞬时值进行调节控制时，所述闭环控制器的控制方式为比例谐振控制；
[0033]当利用所述次/超同步频率分量的幅值进行调节控制时，所述闭环控制器的控制方式为比例积分控制。
[0034]优选地，其中在所述闭环调节控制单元，所述比例积分控制的传递函数，包括：
[0035][0036]所述比例谐振控制的传递函数，包括：
[0037][0038]其中，G
PI
(s)为比例积分控制的传递函数；G
PR
(s)为比例谐振控制的传递函数；K
P
为比例项系数；K
I
为谐振项系数；s为拉普拉斯算子；K
R
为谐振项系数；w1为中心频率；w
c
为截止频率。
[0039]优选地，其中所述系统还包括：
[0040]限幅单元，用于在将所述附加参考值叠加至电压源变换器VSC的脉宽调制参考电压中之前，对所述附加参考值进行限幅处理。
[0041]本专利技术提供了一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法及系统，对电压源变换器VSC端口的电气参数数据进行快速傅里叶变换，以获取主导振荡频率；对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制方法，其特征在于，所述方法包括：采集电压源变换器VSC端口的电气参数数据，并对所述电气参数数据进行快速傅里叶变换，以获取主导振荡频率；对所述主导振荡频率进行滤波处理，以获取次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值；利用闭环控制器对次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值进行调节控制，以获取附加参考值；将所述附加参考值叠加所述VSC的脉宽调制参考电压中，以实现振荡抑制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当用于抑制VSC自身控制引起的次同步振荡时，所述闭环控制器为负反馈型闭环控制器；当用于抑制外部系统引起的次同步振荡时，所述闭环控制器为正反馈型闭环控制器。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用闭环控制器对所述次/超同步频率分量的正弦瞬时值或幅值进行调节控制，以获取附加参考值，包括：当利用所述次/超同步频率分量的正弦瞬时值进行调节控制时，所述闭环控制器的控制方式为比例谐振控制；当利用所述次/超同步频率分量的幅值进行调节控制时，所述闭环控制器的控制方式为比例积分控制。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述比例积分控制的传递函数，包括：所述比例谐振控制的传递函数，包括：其中，G
PI
(s)为比例积分控制的传递函数；G
PR
(s)为比例谐振控制的传递函数；K
P
为比例项系数；K
I
为谐振项系数；s为拉普拉斯算子；K
R
为谐振项系数；w1为中心频率；w
c
为截止频率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在将所述附加参考值叠加至电压源变换器VSC的脉宽调制参考电压中之前，对所述附加参考值进行限幅处理。6.一种基于附加闭环控制的新能源系统次同步振荡抑制系统，其特征在于，所述系统包括：主导振荡频率获取单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佩朋，宋瑞华，项祖涛，刘涛，杜宁，韩亚楠，张铭，王晓晖，费斐，黄阮明，宋天立，戚宇辰，李灏恩，庞爱莉，张梦瑶，兰莉，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：