[发明专利]基于网侧控制回路延时的直驱风电次同步振荡分析方法

说明书

一种基于网侧控制回路延时的直驱风电次同步振荡分析方法，包括：步骤一、在网侧控制回路中，通过电阻分压、电阻采样环节获得逆变器控制所需的U_abc、I_abc和U_dc，计算此环节的具体用时；步骤二、对U_abc、I_abc和U_dc进行滤波，得到有效的控制信号，计算此环节的群时延；步骤三、将步骤二获得的控制信号转换成相应的数字信号以实现网侧控制，并计算此环节的具体用时；步骤四、将模数转换后的控制信号输入网侧控制回路，计算自输入网侧控制回路至输出网侧控制回路之间CPU的控制周期T；步骤五、综合上述四个步骤所需的延时，计算不同测量环节所需的具体延时。本发明能够分析次同步振荡现象产生机理。

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及风电并网运行与控制技术，具体涉及一种基于网侧控制回路延时的直驱风电次同步振荡分析方法。

背景技术

目前，风电大规模集中式并网外送已经成为最为广泛的风电外送形式，直驱式风机凭借其结构简单、高效率和高可靠性等优点逐渐成为主流的机型之一。直驱式风机通过背靠背的PWM变流器接入电网，不能显著地提供系统的惯性，故直驱式风机与弱交流电网相互作用时，系统中时有发生次同步频率范围(2～50Hz)的功率振荡。

已有的研究表明，双馈感应发电机的次同步振荡多与发电机及电力系统间的串联补偿装置或高压直流输电装置等有关。而近年来，国内多地区的永磁直驱风电场在没有经过串联补偿连接到电网的情况下发生了次同步振荡频率范围内的持续功率振荡。又因为永磁直驱风电机组轴系自然扭振频率相对较低(1-10Hz)，且永磁直驱风电机通过背靠背双PWM变流器与电力系统隔离，故直驱式风电并网发生的次同步振荡与传统的次同步振荡不同，它是一种电磁功率的振荡，并不涉及到转子轴系的扭振和风机与电网系统间的串联补偿装置。

直驱式风机通过全功率的双PWM变流器接入电力系统，将有功功率送入系统，但并没有显著地提高系统的惯性。同时，风电系统中存在大量的电力电子设备，其响应速度非常迅速，这就要求永磁直驱风机网侧控制回路中的前馈电压延时环节尽可能短。永磁直驱风机闭环控制中延时的大小将直接影响闭环控制的效果，严重时可能无法维持电力系统稳定。因此，可以通过网侧控制回路延时对永磁直驱风机次同步振荡机理分析提供一种分析方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于网侧控制回路延时的直驱风电次同步振荡分析方法，能够完全不对直驱式风机并网的正常运行产生影响，并能够有效地通过网侧控制回路延时计算来分析次同步振荡现象。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一、在网侧控制回路中，通过电阻分压、电阻采样环节获得逆变器控制所需的U_abc、I_abc和U_dc，计算此环节的具体用时；

步骤二、对U_abc、I_abc和U_dc进行滤波，得到有效的控制信号，计算此环节的群时延为ω为信号频率，ω_c为滤波器截止角频率；

步骤三、将步骤二获得的控制信号输入模数转换环节，转换成相应的数字信号以实现网侧控制，并计算此环节的具体用时；

步骤四、将模数转换后的控制信号输入网侧控制回路，计算自输入网侧控制回路至输出网侧控制回路之间CPU的控制周期T；

步骤五、将U_abc、I_abc和U_dc前四个步骤计算所得的控制用时分别相加，计算不同测量量U_abc、I_abc和U_dc各自所需的具体总延时。

所述步骤二通过二阶巴特沃斯低通滤波器进行滤波。