[发明专利]双馈风机经柔直并网系统控制参数的优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种双馈风机经柔直并网系统控制参数的优化方法及系统，具体包括：将双馈风机经柔直并网系统划分为双馈风机子系统、柔性直流输电子系统和接口子系统，并分别建立状态方程；根据状态方程确定双馈风机子系统和柔性直流输电子系统的输出方程，并进一步确定双馈风机子系统和柔性直流输电子系统的控制回路输入变量与输出变量之间的传递函数；利用传递函数计算相对增益矩阵，根据相对增益矩阵得到相应矩阵；利用蒙特卡洛法生成不同控制回路的控制参数组合，遍历计算各控制参数组合的相应矩阵的F范数，得到相应矩阵的F范数最小的控制参数。上述方法利用实现相对增益矩阵原理得到最优控制参数，使并网系统安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定性分析技术领域，特别是涉及一种双馈风机经柔直并网系统控制参数的优化方法及系统。

背景技术

以风电为代表的新能源发展势头强劲，双馈风机(Doubly-Fed InductionGenerator,DFIG)作为一种主流的风机类型，其多通过串补电容或者柔性直流接入电网，但在不同变流器的相互作用下，这类系统可能存在振荡失稳风险，目前，已有多起风电经柔直并网引起的振荡事故报道，如上海南汇和广东南澳的次同步振荡现象。

目前，基于模块化多电平的柔性直流输电技术(Modular Multilevel Converter-based High-voltage Direct Current,MMC-HVDC)因其损耗小、波形质量高、故障处理能力强等优势，已成为风电并网的理想方案，而对于双馈风机经柔性直流输电技术(柔直)并网系统的振荡现象，虽已有研究通过计算特征根和参与因子发现：双馈风机与基于模块化多电平的柔性直流输电技术之间的交互作用是引发次同步振荡问题的根源，但目前大部分研究缺少对两者交互影响的量化评价分析，因而难以保障系统安全稳定运行。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种双馈风机经柔直并网系统控制参数的优化方法及系统，利用相对增益矩阵量化分析系统不同控制回路之间交互影响，确定交互作用最小控制参数组合，有效提高系统运行的安全性和稳定性。

本发明提供一种双馈风机经柔直并网系统控制参数的优化方法，包括：

将双馈风机经柔直并网系统划分为三个子系统，分别建立所述子系统的状态方程；其中，所述三个子系统包括双馈风机子系统、柔性直流输电子系统和接口子系统；

根据所述状态方程确定所述双馈风机子系统和柔性直流输电子系统的输出方程，并根据所述状态方程和所述输出方程确定所述双馈风机子系统和柔性直流输电子系统的控制回路输入变量与输出变量之间的传递函数；

利用所述传递函数计算相对增益矩阵，并根据所述相对增益矩阵得到相应矩阵，所述相应矩阵用于表征不同控制回路之间的交互程度；

利用蒙特卡洛法生成不同控制回路的控制参数组合，遍历计算所述控制参数组合的相应矩阵的F范数，得到相应矩阵的F范数最小的控制参数。

可选的，所述双馈风机子系统的状态方程为：

其中，A_d为14×14的双馈风机状态矩阵，B_d为14×4的双馈风机输入矩阵，X_d为双馈风机状态变量，U_d为双馈风机输入变量，d/dt表示微分；

所述柔性直流输电子系统的状态方程为：

其中，A_m为15×15的柔性直流输电子系统状态矩阵，B_m为15×4的柔性直流输电子系统输入矩阵，X_m为柔性直流输电子系统状态变量，U_m为柔性直流输电子系统输入变量；

所述接口子系统的状态方程为：