[发明专利]基于网侧控制回路优化的直驱风电次同步振荡抑制方法

说明书

一种基于网侧控制回路优化的直驱风电次同步振荡抑制方法，包括以下步骤：步骤一、在直驱式风机网侧控制回路中，通过测量获得逆变器控制回路电流在d轴的分量i_gd以及的修正量i_gd′；步骤二、对控制回路的修正量电流i_gd′进行滤波，得到电流i_gd′中的次同步分量i_gdsub；步骤三、根据滤波造成的时间延迟，相位补偿后得到反馈至电压外环的电压信号U_sub；步骤四、搭建PI控制器，将反馈至电压外环的电压信号U_sub与直流电容电压U_dc、直流参考电压U_ref共同作为外环PI控制器的输入量，进行次同步振荡抑制。本发明无需额外的设备和复杂的控制环节，能够对各个次同步频段的振荡进行抑制，适用广泛。

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优化的直驱风电次同步振荡抑制方法。

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。

但是集群风电串补发输电系统存在较大的次同步振荡风险，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，而次同步振荡会造成风机脱网和撬棒电路损坏等后果，严重威胁到电网的安全运行。

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。因此，传统的以提取并利用转速信号中次同步分量为基础的抑制措施并不能适用于直驱式风电次同步振荡的抑制。直驱式风机发生次同步振荡的内在机理并不十分明确，其发生次同步振荡的频率范围也难以预测。目前的次同步振荡抑制措施一般通过对SVG或SVC的控制产生抑制次同步振荡的电流，并将其注入系统以消除次同步振荡，但这些抑制措施一般需要昂贵的设备和复杂的控制过程，同时也存在着控制策略不匹配、响应慢和效果不显著等问题，难以从根本上解决直驱式风电的次同步振荡。

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优化的直驱风电次同步振荡抑制方法，在不影响正常并网的基础上，抑制所有次同步频段的功率振荡。

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、在直驱式风机网侧控制回路中，通过测量获得逆变器控制回路电流在d轴的分量i_gd以及的修正量i_gd′；

步骤二、对控制回路的修正量电流i_gd′进行滤波，得到电流i_gd′中的次同步分量i_gdsub；

步骤三、根据滤波造成的时间延迟，相位补偿后得到反馈至电压外环的电压信号U_sub；

步骤四、搭建PI控制器，将反馈至电压外环的电压信号U_sub与直流电容电压U_dc、直流参考电压U_ref共同作为外环PI控制器的输入量，进行次同步振荡抑制。

所述的直驱式风机为永磁直驱式风机。

所述步骤二中的滤波采用二阶巴特沃斯带通滤波器。

所述二阶巴特沃斯带通滤波器的截止频率为10Hz～40Hz。