[发明专利]一种直驱永磁风电机组经VSC-HVDC并网稳定控制分析方法

说明书

本发明属于新能源发电并网稳定性控制领域，涉及一种直驱永磁风电机组经VSC‑HVDC并网稳定控制分析方法。解决了直驱永磁风电系统与VSC‑HVDC相互作用引发稳定性问题；通过含虚拟惯量控制的直驱永磁风电机组经VSC‑HVDC并网稳定控制分析方法，建立风电机组经直流输电的接口动态模型，利用特征值方法，发现该种系统存在低频段振荡模式，通过增大虚拟惯性时间常数和阻尼系数可提高并网运行稳定性。

技术领域

本发明属于新能源发电并网稳定性控制领域，涉及一种直驱永磁风电机组经VSC-HVDC并网稳定控制分析方法。

背景技术

21世纪以来，光伏、风电等可再生能源大量接入电网，特别是随着风电渗透率的日益提高，使得电网的运行特性更加复杂，风电与电网之间相互作用而引发的新型次同步振荡，即次同步控制(Subsynchronous Control Interaction,SSCI)相互作用，严重影响电网的安全稳定运行。另一方面，风电场经高压直流(HVDC)输电系统外送已成为大规模风电基地的主要输送方式，尤其是柔性高压直流(VSC－HVDC)输电技术因其控制的快速性与灵活性，已成为风电场并网外送的理想方案。风电场控制器与VSC－HVDC控制器之间的作用相互交织，使风电场与VSC－HVDC之间的作用机理更复杂，存在风电场与VSC－HVDC相互作用而引发SSCI的问题。

目前鲜有文献研究直驱永磁同步发电机(Directdrive Permanent MagnetSynchronous Generators,D-PMSG)经由VSC-HVDC并网外送模型的多频段振荡(Multi-bandOscillation,MBO)问题。传统D-PMSG经VSC-HVDC并网外送系统，基于特征值分析法发现系统存在低频、次/超同步、高频多频段振荡模式。

发明内容

提出了通过含虚拟惯量控制的直驱永磁风电机组经VSC-HVDC并网稳定控制分析方法，建立风电机组经直流输电的接口动态模型，利用特征值方法，通过增大虚拟惯性时间常数和阻尼系数可提高并网运行稳定性。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种直驱永磁风电机组经VSC-HVDC并网稳定控制分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据D-PMSG与VSC-HVDC详细模型之间的接口分析，推导得到接口矩阵与接口动态方程；

S2、通过基于风电并网系统状态空间模型建立基于虚拟惯量控制的D-PMSG经VSC-HVDC并网外送全系统状态方程；

S3、由状态方程得到特征值，利用特征值分析法分析发现虚拟惯性控制的D-PMSG系统经VSC-HVDC并网外送时，系统存在低频段振荡模式；

S4、验证特征值分析结果的正确性；

S5、通过增大虚拟惯性时间常数和阻尼系数提高并网运行稳定性。

所述接口矩阵的推导方式为：根据D-PMSG网侧换流器与VSC-HVDC送端换流器的动态模型分别以PCC-2节点电压与PCC-3节点电压为基准设定dq旋转坐标系，设有两个正序同步旋转dq坐标系，分别为d₁q₁坐标系与d₂q₂坐标系，d₁轴与d₂轴之间的夹角为θ，两个dq旋转坐标系之间的变换为：

式中，变换矩阵T为D-PMSG与VSC-HVDC之间的接口矩阵。

所述接口动态方程为：