[发明专利]一种基于并网变换器控制实现次同步振荡抑制的方法

说明书

本发明公开了一种基于并网变换器控制实现次同步振荡抑制的方法，包括：采集并网变换器PCC点三相交流电压V_PCC和电流I_PCC；对V_PCC和I_PCC进行坐标变换，获得旋转坐标系下电流的有功、无功分量i_d、i_q；根据有功电流基准值i_dref、i_d及电压前馈控制信号，获得有功电流控制信号E_d；根据无功电流基准值i_qref、i_q、附加无功电流指令优化控制信号U_tcq以及电压前馈控制信号，获得无功电流控制信号E_q；由E_q、E_d和θ获得三相交流内电势e_abc；对e_abc进行脉冲宽度调制后获得开关控制信号，以实现抑制邻近同步机的轴系次同步振荡。本发明在不增加系统容量和不改变PI控制器参数的同时，仅在并网变换器无功电流指令处附加控制支路，提升同步机电气阻尼，增加抑制同步发电机次同步振荡的效果。

技术领域

本发明属于电力系统稳定控制领域，更具体地，涉及一种基于并网变换器附加无功电流指令控制提升同步机电气阻尼的方法。

背景技术

同步发电机次同步振荡属于系统振荡失稳，根据其产生的机理可以分为两大方面的问题，一是由于交流输电系统中的串联电容补偿引起的电力系统次同步谐振问题，二是由装置引起的次同步振荡问题。由于并网变换器对次同步范围内的功率和速度变化响应十分灵敏。

对于同步发电机的次同步振荡的抑制主要是研究同步发电机的电气阻尼特性，并通过一些手段实现对电气阻尼的优化，达到对同步发电机次同步振荡抑制的效果。而影响电气阻尼的因素较多，例如系统的潮流分布，稳态工作点，励磁控制系统，稳定器控制系统，同步发电机外部网架结构，输电线路阻抗，外部其他电力电子装备等等较多因素。对于同步发电机附近复杂的电网结构导致难以对同步发电机阻尼特性进行准确刻画，无法确定各装备对同步发电机的影响及其严重程度，因此，需要较多的次同步震荡抑制手段在多种设备上协同作用，实现对于同步发电机次同步振荡的抑制。

对于现有的次同步振荡抑制的方法，主要采用以下几种措施：第一，对于机械学科，可以通过同步发电机轴系的优化设计来实现，避开次同步频段的固有振荡频率，可以从根本上实现对同步发电机轴系扭振的有效抑制，但该方法需要多学科交叉研究，短期难以实现较大的突破，且对于现已有的同步发电机作用不大。第二，采用带通滤波器装置，将次同步频段的谐波成分通过滤波器进行滤除，实现对次同步的抑制，该方法理论上可以实现，但在实际工程中，较低的谐波成分，且有些谐波成分与基频频率较为接近，无法实现有效的滤除。第三，在同步发电机附近加装专门的次同步抑制装置，例如同步发电机转子上安装极面绕组、附加励磁阻尼控制器，同样可以取得较好的抑制效果，但这种类型的次同步抑制器功能较为单一，无法进行其他更多的功能扩展，无法适应未来更加复杂的电力系统的发展。第四，利用具有全控型开关器件的电力电子装置实现对同步发电机次同步振荡的有效抑制。通过相应的附加的控制算法和控制参数的优化，实现对不同工况下，对同步发电机全频段次同步振荡的有效抑制，灵活有效的实现对同步发电机的保护；同时，该种方案既可以选择在同步发电机端口附加专门的电力电子装置，实现次同步振荡的同时，可以在正常状态下实现同步发电机的无功补偿，也可以利用同步发电机附近的电力电子装置，例如新能源发电，STATCOM无功补偿，HVDC高压直流输电等，经济性和有效性可以有效提升。