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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115995828A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202211566805.3(22)申请日2022.12.07(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人刘志坚骆军余成骏方茜李鹏程何熙宇自超宋琪罗灵琳(74)专利代理机构昆明明润知识产权代理事务所(普通合伙)53215专利代理师张云(51)Int.Cl.H02J3/24(2006.01)H02J3/46(2006.01)权利要求书4页说明书19页附图10页(54)发明名称一种虚拟同步双馈风机经串补并网系统次同步振荡抑制方法、系统(57)摘要本发明公开了一种虚拟同步双馈风机经串补并网系统次同步振荡抑制方法、系统,方法包括:获取基于VSG的网侧换流器输出阻抗表达式;从双馈风机并网系统等效阻抗角度,揭示基于VSG的网侧换流器对次同步振荡的正阻尼特性;结合自抗扰控制分析虚拟同步双馈风机并网系统的次同步振荡抑制机理;构建改进自抗扰控制器进行次同步振荡抑制。本发明采用的次同振荡分析方法具有一定的普适性,可为高比例电力电子器件参与到新能源发电系统带来的次同步振荡问题提供理论分析基础。同时,本发明所提抑制方法不仅适用于双馈发电机组,也适用于延伸至直驱风机与弱交流系统中次同步振荡的抑制。CN115995828ACN115995828A权利要求书1/4页1.一种虚拟同步双馈风机经串补并网系统次同步振荡抑制方法,其特征在于,包括:获取基于VSG的网侧换流器输出阻抗表达式;从双馈风机并网系统等效阻抗角度,揭示基于VSG的网侧换流器对次同步振荡的正阻尼特性;结合自抗扰控制分析虚拟同步双馈风机并网系统的次同步振荡抑制机理;构建改进自抗扰控制器进行次同步振荡抑制。2.根据权利要求1所述的虚拟同步双馈风机经串补并网系统次同步振荡抑制方法,其特征在于:所述获取基于VSG的网侧换流器输出阻抗表达式,包括:S1.1、采用电力系统小干扰稳定性分析方法,基于VSG的控制拓扑结构实现对VSG动态方程线性化,其线性化结果的数学表达式为:其中,FPQ、FPI、F1、F2、FL均为2×2阶传递函数矩阵;TJ和Dp分别为转动惯量和阻尼系数;Kp和Ki分别为励磁控制比例系数与积分系数;Kv为无功功率‑电压控制下垂系数;s为拉普拉斯算子;KVp1和KVi1分别为VSG输出电压控制d轴比例系数和积分系数;KVp2和KVi2分别为VSG输出电压控制q轴比例系数和积分系数;Isd和Isq分别为同步旋转坐标系下定子电流的稳态量的d轴分量和q轴分量;Usd和Usq分别为同步旋转坐标系下定子电压的稳态工作点的d轴分量和q轴分量;Em为励磁控制输出电压;δ为锁相环输出相角与并网系统电压相位的差值;L为滤波电感;Ug为网侧电压稳定值;ωN为同步角速度;S1.2、获取稳定状态时VSG控制参数与系统网络运行参数,并以dq旋转坐标系为参考系,得到基于VSG的网侧换流器输出阻抗表达式为:TT其中,[Δusd,Δusq]为并网系统定子侧电压扰动向量;[Δisd,Δisq]为并网系统定子侧电流响应向量;Zout为基于VSG的网侧换流器输出阻抗;Zdd、Zdq、Zqd和Zqq分别表示输出阻抗Zout的d‑d、d‑q、q‑d和q‑q轴分量;I表示为单位矩阵。3.根据权利要求1所述的虚拟同步双馈风机经串补并网系统次同步振荡抑制方法,其2CN115995828A权利要求书2/4页特征在于:所述从双馈风机并网系统等效阻抗角度,揭示基于VSG的网侧换流器对次同步振荡的正阻尼特性,包括:S2.1、双馈风机等效输出阻抗ZG的数学表达式为:其中,RG和XG分别为双馈风机等效电阻和电抗;Rs为双馈风机定子绕组和箱变电阻之和;Rr为转子绕组的电阻;RRSC表示转子侧换流器等效电阻;Ls为双馈风机定子绕组和箱变电阻漏感之和;Llr为转子漏感;Lm为励磁电感;转差率fr和j分别表示为转子频率与虚数单位;电感和电容串联谐振回路的谐振频率ωss和f0分别为次同步振荡下系统等效串联回路谐振频率和系统基准频率;XC、XL分别为串补电容容抗与系统等效电抗;S2.2、VSG接入双馈风机的网侧换流器控制后,得到基于VSG的双馈风机等效输出阻抗ZG1表达式为:其中,RVSG和XVSG分别为VSG的等效电阻与电抗;RG1和XG1分别为接入VSG后的双馈风机等效电阻和电抗。4.根据权利要求1所述的虚拟同步双馈风机经串补并网系统次同步振荡抑制方法,其特征在于:所述结合自抗扰控制分析虚拟同步双馈风机并网系统的次同步振荡抑制机理,包括:以d轴分析为例,得到VSG接入下网侧换流器的电流内环输出电压数学表达式为:其中,ugd为网侧换流器输出电压d轴分量;Rg和Lg分别为网侧进线电抗器的