[发明专利]一种谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法

说明书

本发明提供了谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法，混合风电场为含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场。实时检测混合风电场并网点电压总谐波畸变率THD和永磁直驱风电系统总输出有功P_total‑P，当THD>5％时，永磁直驱风电系统控制目标为抑制并网点电压总谐波畸变率。当THD<5％时，如果P_total‑P≤0.8p.u.时，永磁直驱风电系统的控制目标为抑制总输出电流5、7次谐波分量为零。如果P_total‑P>0.8p.u.时，永磁直驱风电系统的控制目标为抑制总输出有功、无功功率的6倍频脉动分量。通过在永磁直驱风力系统网侧增加抑制并网点谐波畸变率，抑制5、7次谐波电流以及抑制输出有功、无功功率6倍频脉动的辅助环节，该方法提高了混合风电场的并网稳定运行能力，改善了输出电能质量。

技术领域

本发明涉及新能源发电领域，具体地说，涉及一种谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法。

背景技术

随着大规模风力发电并网技术研究，结合永磁同步发电机和双馈感应发电机这两种主要机型各自优势配置形成的混合风电场，正逐渐成为旧风电场改造和扩容的主要方向之一，获得广泛的关注。然而中国风能资源分布不均，大多分布在偏远地区，使得风电场接入点往往处在电网末端，同时由于大量电力电子变流装置的应用及负荷的非线性等因素，不可避免的给电力系统带来谐波污染，一定程度上影响风电场的稳定运行并严重恶化输出电能的质量。传统的矢量控制策略已无法满足谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场稳定并网运行要求。因此，如何改善谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场并网电能质量，提高其稳定运行能力是目前大规模风电发展关键问题。目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：

(1)Li Wang,Dinh Nhon Truong.Stability Enhancement of a Power SystemWith a PMSG-Based and a DFIG-Based Offshore Wind Farm Using a SVC With anAdaptive-Network-Based Fuzzy Inference System[J].IEEE Transactions onIndustrial Electronics.2013,60(7):2799-2807.

(2)全宇，年珩.不平衡及谐波电网下并网逆变器的谐振滑模控制技术[J].中国电机工程学报，2014，34(9)：1345-1352.

文献(1)分析了含双馈风电场和永磁直驱风电场的混合风电场群在理想电网条件下的运行特性，通过在并网点增设无功补偿设备来提供无功功率，以增大电网的系统阻尼从而抑制系统低频振荡，但该文未考虑谐波电网下系统的运行特性，且无功补偿设备会增加风电场系统成本。

文献(2)深入分析电网电压不平衡且谐波畸变条件下并网逆变器的运行特性，提出了基于谐振滑模控制器的改进控制策略，在一定程度上改善了传统正、负序电流分离造成的延时现象并减小了比例积分控制器的设计难度，可实现输出电流正弦或有功功率平稳的控制目标，但其并未根据运行工况分析如何选取控制目标，实际操作性不足，且未考虑抑制并网点电压谐波畸变率问题。

发明内容

因此，本发明需要解决的问题是如何实现谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场的并网及稳定运行，以及改善混合风电场输出电能质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法，本混合风电场为含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场，包括如下步骤：

S1、在无通信线互联情况下实时检测混合风电场并网点电压总谐波畸变率和永磁直驱风电系统有功出力，当混合风电场并网点电压总谐波畸变率THD>5％时，执行步骤S2，否则，执行步骤S3；