一种并有直驱风电的弱电网的低频振荡抑制方法技术

一种并有直驱风电的弱电网的低频振荡抑制方法，主要步骤为：A、实时测量记录弱电网系统中的直驱风机并网点的电流电压参数、直驱风机直流环节的电容电压V

【技术实现步骤摘要】
一种并有直驱风电的弱电网的低频振荡抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种直驱风电并入弱电网的低频振荡抑制方法。

技术介绍

[0002]风电并入电网后，由于风力发电机和电网的同步发电机之间存在长距离输电线路和变压器漏抗，线路阻抗和变压器的漏抗不可忽略，电网的相对强度变弱，短路容量减小，电网不能再视作理想电源的强电网，而成为相对强度弱的弱电网，具有很强的弱电网效应，即抗扰动能力弱、电压波动大。接入风电的规模及功率越大，弱电网效应越强。在弱电网条件下，由于直驱风电机组的控制器特有的动态特性，使得直驱风机的输出阻抗在低频段呈现负阻与容性的阻抗特征。当直驱风机呈现的容抗与弱电网的感抗，在低频(小于10Hz)频段内发生谐振时，直驱风机将发生低频(小于10Hz)的功率振荡(此时，直驱风机在该低频段呈现负阻)。这种低频振荡，直接导致风机输出功率摇摆，系统出现谐振过电压，发生动态失稳，器件损坏，甚至系统崩溃；严重影响电网的安全、稳定运行。因此，需要对并有风电的弱电网的低频振荡进行抑制。现有的弱电网低频振荡抑制方法是，按事先设定的短路容量(系统电抗的倒数，主要由长距离输电线路的电感和变压器漏抗组成)，对风电注入电流的幅值和相位进行控制，减小直驱风机在该低频段的输出阻抗的负阻特性，实现对直驱风机并弱电网低频振荡的抑制。这类方法对弱电网系统短路容量事先预知，且运行中变化较小的弱电网系统较为有效。但实际上弱电网系统中同步发电机及风力发电机的运行及分布状况随时变化，使得弱电网系统的短路容量随时变化且变化大、又难以预测，导致现有的弱电网低频振荡抑制方法，对弱电网系统低频振荡的抑制效果差，不能很好的保障电网的安全、稳定运行。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提出一种并有直驱风电的弱电网的低频振荡抑制方法，该方法能在弱电网系统发生大短路容量变化范围内，均能有效抑制弱电网的低频振荡，对弱电网系统低频振荡的抑制效果好、鲁棒性强，能更好的保障并有直驱风电的弱电网的安全、稳定运行。
[0004]本专利技术实现其专利技术目的所采用的技术方案是，一种并有直驱风电的弱电网的低频振荡抑制方法，包括以下步骤：
[0005]A、实时测量记录弱电网系统中的直驱风机并网点，在dq坐标系下的d轴电压V
d
、q轴电压V
q
，d轴输出电流I
d
、q轴输出电流I
q
和直驱风机直流环节的电容电压V
Z
，并实时测量直驱风机的锁相环控制器的输出相角θ
P
；
[0006]对所述的d轴电压V
d
、d轴输出电流I
d
、q轴输出电流I
q
和直驱风机直流环节的电容电压V
Z
分别进行低通滤波，得到直驱风机并网点的d轴电压稳态值V
d0
、d轴电流稳态值I
d0
、q轴输出电流稳态值I
q0
和直驱风机直流环节的电容电压稳态值V
Z0
，进而算出直驱风机并网点的输出功率稳态值P0,P0＝V
d0
×
I
d0
；
[0007]对所述的d轴电压V
d
、d轴输出电流I
d
、q轴电压V
q
、q轴输出电流I
q
和锁相环控制器的输出相角θ
P
分别进行高通滤波，得到直驱风机并网点的d轴电压变化量ΔV
d
、q轴电压变化量ΔV
q
、q轴输出电流变化量ΔI
q
、d轴输出电流变化量ΔI
d
和锁相环控制器的输出相角变化量Δθ
P
；
[0008]B、计算直驱风机的电流补偿指令
[0009]B1、由直驱风机并网点的d轴电压稳态值V
d0
和直驱风机并网点的输出功率稳态值P0，计算得到与直驱风机并网点d轴电压V
d
相关的传递函数G
p
(s)，
[0010][0011]其中，k
Pp
和k
Pi
分别为锁相环控制器的比例系数和积分系数，s表示拉普拉斯算子；
[0012]B2、由直驱风机并网点的d轴电压稳态值V
d0
、直驱风机直流环节的电容电压稳态值V
Z0
和直驱风机并网点的输出功率稳态值P0，计算得到与直驱风机并网点q轴电压V
q
及锁相环控制器的输出相角θ
P
相关的传递函数G
Z
(s)，
[0013][0014]其中，k
Zp
和k
Zi
分别为直驱风机网侧电压源换流器的直流电压控制器的比例系数和积分系数，C
Z
为直驱风机直流环节的电容值；
[0015]B3、由与直驱风机并网点d轴电压V
d
相关的传递函数G
p
(s)，计算出直驱风机的直流电压控制器的d轴电流补偿指令δI
d
，
[0016][0017]由与直驱风机并网点q轴电压V
q
及锁相环控制器的输出相角θ
P
相关的传递函数G
Z
(s)，计算得到直驱风机的交流电压控制器的q轴电流补偿指令δI
q
，
[0018][0019]C、将d轴的电流补偿指令δI
d
与直流电压控制器的d轴电流指令I
dr
叠加，得到补偿后的d轴电流指令；同时将q轴的电流补偿指令δI
q
与交流电压控制器的q轴电流指令I
qr
叠加，得到补偿后的q轴电流指令；最后，将补偿后的d轴电流指令馈入d轴电流控制器，对直驱风机并网点的d轴电流进行控制；将补偿后的q轴的电流指令馈入q轴电流控制器，对直驱风机并网点的q轴电流进行控制；进而降低直驱风机输出阻抗的容抗特性，实现对低频振荡的抑制。
[0020]所述的步骤A中的低通滤波和高通滤波的截止频率相同，其取值范围为2～5Hz。
[0021]与现有技术相比,本专利技术的有益效果是：
[0022]一、现有的抑制方法是在预设的系统短路容量下，相应减小固定的直驱风机低频段的负阻值来进行低频振荡抑制，抑制方法在系统短路容量变化时抑制效果差，鲁棒性弱。本专利技术针对直驱风机并弱电网的低频振荡给出了新的抑制方法，通过实时测量直驱风机输出的电压电流等相关变量，相应控制低频段的电流动态特性，实现正负序阻抗的解耦，进而减小弱电网下直驱风机呈现的容性阻抗，破坏弱电网与直驱风机的谐振点，实现了对弱电网低频振荡的抑制；由于正负序阻抗的解耦(容性阻抗的减少)与系统短路容量无关，使得
本专利技术在大短路容量变化范围内，均能有效抑制抑制并有直驱风机的弱电网的低频振荡。
[0023]二、本专利技术需要整定的参数仅有一个低、高通滤波器的截止频率。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并有直驱风电的弱电网的低频振荡抑制方法，包括以下步骤：A、实时测量记录弱电网系统中的直驱风机并网点，在dq坐标系下的d轴电压V
d
、q轴电压V
q
，d轴输出电流I
d
、q轴输出电流I
q
和直驱风机直流环节的电容电压V
Z
，并实时测量直驱风机的锁相环控制器的输出相角θ
P
；对所述的d轴电压V
d
、d轴输出电流I
d
、q轴输出电流I
q
和直驱风机直流环节的电容电压V
Z
分别进行低通滤波，得到直驱风机并网点的d轴电压稳态值V
d0
、d轴电流稳态值I
d0
、q轴输出电流稳态值I
q0
和直驱风机直流环节的电容电压稳态值V
Z0
，进而算出直驱风机并网点的输出功率稳态值P0,P0＝V
d0
×
I
d0
；对所述的d轴电压V
d
、d轴输出电流I
d
、q轴电压V
q
、q轴输出电流I
q
和锁相环控制器的输出相角θ
P
分别进行高通滤波，得到直驱风机并网点的d轴电压变化量ΔV
d
、q轴电压变化量ΔV
q
、q轴输出电流变化量ΔI
q
、d轴输出电流变化量ΔI
d
和锁相环控制器的输出相角变化量Δθ
P
；B、计算直驱风机的电流补偿指令B1、由直驱风机并网点的d轴电压稳态值V
d0
和直驱风机并网点的输出功率稳态值P0，计算得到与直驱风机并网点d轴电压V
d
相关的传递函数G
p
(s)，其中，k<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓茹，付瑞清，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：