[发明专利]双馈风电多机系统在弱电网对称短路故障下的协同优化控制方法

说明书

本发明公开了一种双馈风电多机系统在弱电网对称短路故障下的协同优化控制方法，1)为每个DFIG单机系统设计一个自适应阻尼控制器。自适应阻尼控制器通过PI控制器将锁相环输出角速度ωsubgt;pll/subgt;和系统目标角速度ωsubgt;g/subgt;之间的偏差Δωsubgt;pll/subgt;负反馈给网侧变流器的q轴电流环输出。一旦ωsubgt;pll/subgt;在故障期间偏离ωsubgt;g/subgt;，DFIG将根据Δωsubgt;pll/subgt;自动调整其q轴电流分量。2)结合实际故障场景，为每个DFIG中的自适应阻尼控制器配置参数。本发明在不增加硬件设备的基础上，对双馈风电多机系统的控制策略进行了重新设计，增强系统在弱电网对称短路故障期间的小信号稳定性，提高弱电网对称短路故障穿越的成功率。

技术领域

本发明涉及一种在弱电网对称短路故障期间的双馈风电多机系统控制方法，以增强系统在弱电网对称短路故障期间的小信号稳定性，提高弱电网对称短路故障期间穿越的成功率，属于新能源发电技术领域。

背景技术

实际新能源发电基地中都是采用多机并网的形式，在电网发生对称短路故障的故障稳态期间，多机并网系统中各个新能源发电设备之间存在复杂的动态耦合作用。并且其系统内部各设备的动态行为各不相同，各设备中存在多时间尺度动态的控制器之间发生动态相互作用，从而给故障期间的多机系统带来新的振荡失稳风险。双馈风力发电并网系统是市场上广泛应用的典型的新能源并网系统。双馈感应发电机(doubly fed inductiongenerator，DFIG)定子侧直接接入电网，这使得DFIG对电网故障更为敏感。目前工业界对DFIG单机系统在弱电网故障期间的小信号稳定性提升策略进行了研究，但是对于DFIG风电多机系统在弱电网故障期间的小信号稳定性提升策略还属研究空白。

多个DFIG之间动态耦合给故障稳态下多机系统带来的影响可以分为两个方面：一方面，故障引起的电网结构和控制状态的变化导致了多设备之间动态耦合发生变化；另一方面，在弱电网故障时，DFIG之间的动态耦合会反过来影响系统在故障稳态下的稳定性。可见，传统的DFIG单机系统在弱电网故障期间的小信号稳定性提升策略对于DFIG风电多机系统上可能会失效。

目前，国内外尚未对适用于DFIG风电多机系统的弱电网对称短路故障期间的增稳控制技术开展研究，目前设计的控制策略多关注于DFIG单机系统在弱电网故障期间的稳定性改善技术。如已公开的下列文献：

(1)谢震,崔建,李喆,张兴.基于改进自抗扰的电压控制型双馈风电机组故障穿越策略[J].电力系统自动化,2022,46(21):160-169.

(2)J.Hu,B.Wang,W.Wang,H.Tang,Y.Chi and Q.Hu,“Small Signal Dynamics ofDFIG-Based Wind Turbines During Riding Through Symmetrical Faults in WeakACgrid,”IEEE Transactions on Energy Conversion,vol.32,no.2,pp.720-730,Jun.2017.

文献(1)提出一种适用于DFIG在电网对称故障下基于改进自抗扰的转子过电流抑制策略。一方面，实现扰动估计速度与精度的进一步提升，提高故障下DFIG的转子过电流抑制能力；另一方面，对暂态分量变化所引起的扰动进行抑制，降低对暂态磁链观测准确性的依赖，具有较好的鲁棒性。然而，并没有被研究如何提升DFIG风电多机系统在弱电网故障期间的小信号稳定性。并且在弱电网故障期间，多DFIG之间的动态耦合效应会给系统带来新的失稳风险，系统更容易发生振荡失稳。如何提高DFIG风电多机系统在弱电网对称短路故障期间的小信号稳定性，这一点需要被研究。