一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法技术

一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法，采用d/q坐标系的MMC控制器，从交流电压外环、具有电流解耦和电压前馈的电流内环以及附加次/超同步振荡抑制环节三个部分对MMC控制方法进行改进和优化，抑制风电经MMC送出并网的次/超同步振荡；本发明专利技术在不增加硬件成本的前提下，仅通过优化和改进MMC控制策略，即可实现对整个风电场的次/超同步振荡抑制；通过独立调节电流内环d轴比例系数Kd和q轴比例系数Kq，既可以抑制风电场次/超同步振荡，又可以改善风电场暂态响应性能；本发明专利技术方法简单可靠，参数整定方便，易于调试。易于调试。易于调试。

【技术实现步骤摘要】
一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法


[0001]本专利技术涉及新能源发电
，尤其涉及一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法。

技术介绍

[0002]在以新能源发电为主体的新型电力系统当中，陆上或海上远距离大规模风力发电的稳定输送、安全并网以及消纳能力面临着诸多困难和挑战。其中，以风电经模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)为核心的柔性直流输电系统传输并网方案具备显著优势，得到越来越深入的研究和广泛应用。但是，风机变流器和模块化多电平换流器都是电力电子装置，而电力电子装置的强非线性会导致互联电力电子装置间出现宽频振荡现象，严重威胁装置和系统的安全稳定运行，尤其是次/超同步振荡问题最为普遍。文献“直驱风电场接入弱电网宽频带振荡机理与抑制方法(二)：基于阻抗重塑的宽频带振荡抑制方法”，针对直驱风机接入弱电网的宽频振荡稳定性问题，提出了基于有源阻尼与虚拟导纳相结合的阻抗重塑控制策略，重塑了风电机组阻抗特性，提升了幅值裕度和相位裕度，从而解决宽频振荡问题；专利“一种基于附加虚拟阻抗控制的次同步振荡”(专利号：201911350960.X)，针对双馈风机经VSC
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HVDC并网的次同步振荡问题，提出了基于附加虚拟阻抗控制的次同步振荡抑制方法。上述方案都是针对风机控制策略做的改进和优化，但是，在实际应用当中，大规模风电场包含数十台甚至上百台风机，上述方案需要针对每一台风机参数进行整定，难度大且实际效果难以保证。

技术实现思路
r/>[0003]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法，在不增加风机控制硬件的前提下，对MMC控制方法进行改进和优化，从而解决风电经MMC送出并网的次/超同步振荡问题，简单可靠，参数整定方便，易于调试。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法，采用d/q坐标系的MMC控制器，从交流电压外环、具有电流解耦和电压前馈的电流内环以及附加次/超同步振荡抑制环节三个部分对MMC控制方法进行改进和优化，抑制风电经MMC送出并网的次/超同步振荡。
[0006]一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法，具体包括以下步骤：
[0007]步骤1交流电压外环采用PI1调节器实现反馈值usd跟踪参考值Usd*，反馈值usq跟踪参考值Usq*，并网点三相电压ua/ub/uc经由abc
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dq坐标系变换变换得到usd和usq，abc
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dq坐标系变换将电压互感器测量得到的三相电压瞬时值ua/ub/uc从abc三相abc
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dq坐标系变换到d/q两相同步abc
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dq坐标系下的usd和usq；
[0008]步骤2具有电流解耦和电压前馈的电流内环，采用PI2调节器实现反馈值id跟踪参考值id*，反馈值iq跟踪参考值iq*；
[0009]并网点三相电流ia/ib/ic经由abc
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dq坐标系变换得到id和iq，abc
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dq坐标系变换，将电流互感器测量得到的三相电流瞬时值ia/ib/ic从abc三相abc
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dq坐标系变换到d/q两相同步abc
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dq坐标系下的id和iq；
[0010]步骤3附加次/超同步振荡抑制环节，包括d轴附加分量和q轴附加分量两部分，其中，并网点d轴电流乘以比例系数Kd得到d轴附加分量，将d轴附加分量结果与电流内环的d轴输出结果相叠加；并网点q轴电流乘以比例系数Kq得到q轴附加分量，q轴附加分量结果与电流内环的q轴输出结果相叠加。
[0011]所述步骤1中，PI1调节器、PI2调节器包括比例环节和积分环节，比例环节是指对调节器的输入信号乘以比例系数，积分环节则是对调节器的输入信号进行积分运算，两者的运算结果相互叠加。
[0012]所述步骤1中，d轴电压幅值参考值Usd*为1pu；q轴电压幅值参考值Usq*为0pu。
[0013]所述步骤2中，电流内环的d轴电流解耦项由q轴电流iq乘以解耦系数X
L
得到；电流内环的q轴电流解耦项由d轴电流id乘以相同的解耦系数X
L
得到。
[0014]所述步骤2中，电流内环的d轴电流参考值id*，由d轴电压外环生成；电流内环的q轴电流参考值iq*，由q轴电压外环生成。
[0015]所述步骤2中，电流内环的电压前馈项分别对应由并网点d轴电压usd和q轴电压usq。
[0016]所述步骤3中，d轴附加分量的比例系数Kd和q轴附加分量的比例系数Kq的取值不相等，实现对d轴或q轴的独立控制；Kd或Kq在整个实数域内取值。
[0017]所述Kd或Kq取值大于0时，表示减小MMC换流器阻尼；当Kd或Kq取值大于0时，表示增大MMC换流器阻尼；当Kd或Kq取值等于0时，表示MMC换流器阻尼特性保持不变。
[0018]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0019]1.在不增加硬件改造成本的前提下，仅通过优化和改进MMC控制方法，实现对整个风电场的次/超同步振荡抑制。
[0020]2.通过独立调节电流内环d轴比例系数Kd和q轴比例系数Kq，既可以抑制风电场次/超同步振荡，又可以改善风电场暂态响应性能。
[0021]3.该方法不限于模块化多电平换流器，同样适用于风电场经电压源型换流器传输并网系统。
[0022]4.该方案简单可靠，参数整定方便，易于调试。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的控制流程图。
[0024]图2为本专利技术的系统结构图。
[0025]图3为本专利技术的振荡抑制效果图，其中，图3(a)为有功功率振荡抑制效果图，图3(b)为无功功率振荡抑制效果图。
[0026]图4为本专利技术低电压穿越波形图，其中，图4(a)为有功功率暂态响应波形图，图4(b)无功功率暂态响应波形图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术进一步详细描述。
[0028]参见图1，一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法，采用d/q坐标系的MMC控制器，从交流电压外环、具有电流解耦和电压前馈的电流内环以及附加次/超同步振荡抑制环节三个部分对MMC控制方法进行改进和优化，抑制风电经MMC送出并网的次/超同步振荡，具体包括以下步骤：
[0029]步骤1交流电压外环采用PI1调节器实现反馈值usd跟踪参考值Usd*，反馈值usq跟踪参考值Usq*，并网点三相电压ua/ub/uc经由abc
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dq坐标系变换变换得到usd和usq，abc
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dq坐标系变换将电压互感器测量得到的三相电压瞬时值ua/ub/uc从abc三相abc
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dq坐标系变换到d/q两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法，其特征在于，采用d/q坐标系的MMC控制器，从交流电压外环、具有电流解耦和电压前馈的电流内环以及附加次/超同步振荡抑制环节三个部分对MMC控制方法进行改进和优化，抑制风电经MMC送出并网的次/超同步振荡。2.根据权利要求1所述的一种风电场经模块化多电平换流器并网的振荡抑制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1交流电压外环采用PI1调节器实现反馈值usd跟踪参考值Usd*，反馈值usq跟踪参考值Usq*，并网点三相电压ua/ub/uc经由abc
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dq坐标系变换变换得到usd和usq，abc
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dq坐标系变换将电压互感器测量得到的三相电压瞬时值ua/ub/uc从abc三相abc
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dq坐标系变换到d/q两相同步abc
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dq坐标系下的usd和usq；步骤2具有电流解耦和电压前馈的电流内环，采用PI2调节器实现反馈值id跟踪参考值id*，反馈值iq跟踪参考值iq*；并网点三相电流ia/ib/ic经由abc
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dq坐标系变换得到id和iq，abc
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dq坐标系变换，将电流互感器测量得到的三相电流瞬时值ia/ib/ic从abc三相abc
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dq坐标系变换到d/q两相同步abc
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dq坐标系下的id和iq；步骤3附加次/超同步振荡抑制环节，包括d轴附加分量和q轴附加分量，其中，并网点d轴电流乘以比例系数Kd得到d轴附加分量，将d轴附加分量结果与电流内环的d轴输出结果相叠加；并网点q轴电流乘以比例系数Kq得到q轴附加分量，q轴附加分量结果与电流内环的q轴输出结果相叠加。3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤明杰，鞠乘镐，刘汉军，韩艳，张军，赵玲，盛俊毅，郝翔，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：