直驱风电机组低频振荡抑制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115986772A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211737709.0(22)申请日2022.12.31(71)申请人国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院地址110006辽宁省沈阳市和平区四平街39-7号申请人国家电网有限公司(72)发明人贾祺李正文葛延峰王雪莹苏禹泽韩子娇包一琳杨璐羽孙家正赵宏炎(74)专利代理机构辽宁沈阳国兴知识产权代理有限公司21100专利代理师何学军李丛(51)Int.Cl.H02J3/24(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称直驱风电机组低频振荡抑制方法(57)摘要本发明属于电力输送技术领域，尤其涉及一种直驱风电机组低频振荡抑制方法。包括构建直驱风电机组接入交流系统的仿真模型；利用直驱风电机组接入交流系统的仿真模型，进行线性化处理，构造单输入‑单输出的模型结构，建立适用于分析直驱风电机组的直流电压环模式以及锁相环模式的电流源型阻尼转矩模型；调整端电压的传递函数的幅值和相角，补偿阻尼回路相位的数值并增大幅值，增强系统稳定性；在阻尼传递回路和控制系统中设置直驱风电机组初始运行工况；在初始运行工况参数的基础上，摄动运行状态参数，有效评估振荡抑制策略的有效性。对直流电压环主导或锁相环主导的低频振荡均能起到良好的抑制作用，具有科学合理，适用性好，机理清晰等优点。CN115986772ACN115986772A权利要求书1/3页1.直驱风电机组低频振荡抑制方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1.构建直驱风电机组接入交流系统的仿真模型，包括直驱风电机组和电网两部分；步骤2.利用直驱风电机组接入交流系统的仿真模型，对其进行线性化处理后，构造成单输入‑单输出的模型结构，建立适用于分析直驱风电机组的直流电压环模式以及锁相环模式的电流源型阻尼转矩模型；步骤3.由阻尼转矩模型可知，直流电压环和锁相环的阻尼传递回路中均包含端电压的传递函数，调整端电压的传递函数的幅值和相角，补偿阻尼回路相位的数值并增大其幅值，以增强系统稳定性；步骤4.在阻尼传递回路和控制系统中，设置直驱风电机组初始运行工况；步骤5.在初始运行工况参数基础上，摄动运行状态参数，评估振荡抑制策略的有效性。2.根据权利要求1所述的直驱风电机组低频振荡抑制方法，其特征是：所述直驱风电机组由风力机(1)通过线路与永磁同步发电机(2)的输入端相连接，永磁同步发电机(2)的输出端通过线路依次与机侧变流器(3)和网侧变流器(4)相连接，网侧变流器(4)的输出端通过输电线路(5)与电网(6)相连接。3.根据权利要求1所述的直驱风电机组低频振荡抑制方法，其特征是：所述直流电压环模式的阻尼转矩模型，输入量为直驱风电机组直流电容的电压增量ΔUdc，输出量为直驱风电机组电磁功率增量ΔPe；对于锁相环模式的阻尼转矩模型，输入量是直驱风电机组锁相环转速增量Δωpll，输出量为直驱风电机组并网点电压q轴分量ΔUtq，得到直流电压环模式的阻尼转矩模型中阻尼系数为Ddc、同步系数为Kdc、阻尼回路相位为ψdc，如下式所示：所述锁相环模式的阻尼转矩模型，阻尼系数为Dpll、同步系数为Kpll、阻尼回路相位为ψpll，如下式：4.根据权利要求1所述的直驱风电机组低频振荡抑制方法，其特征是：所述端电压的传递函数为Gutd(s)，在端电压控制环路中引入θpll*G1(s)信号，θpll为锁相环的输出相角；调整端电压的传递函数Gutd(s)的幅值和相角，补偿阻尼回路相位ψdc和ψpll的数值至90°‑270°区间并增大其幅值，可增强系统稳定性；Gutd(s)和G1(s)的传递函数如下：2CN115986772A权利要求书2/3页式中，Id0为网侧变流器输出电流d轴分量初始值；Xg为交流电网电抗值；Kp为比例系数；Ki为积分系数；Gp为增益系数；T0为隔直环节的时间常数；T1为超前常数；T2为滞后常数；s为复频域算子。5.根据权利要求1所述的直驱风电机组低频振荡抑制方法，其特征是：所述在阻尼传递回路和控制系统中，设置直驱风电机组初始运行工况，包括：初始输出功率为0.75MW；设置直驱风电机组初始控制参数，电压外环(2，100)，锁相环控制参数(25,2000)，交流电压控制参数(2.5,100)。6.根据权利要求1所述的直驱风电机组低频振荡抑制方法，其特征是：所述摄动运行状态参数，包括：摄动电网侧强度、运行工况和控制参数运行状态参数。7.根据权利要求1所述的直驱风电机组低频振荡抑制方法，其特征是：所述直驱风电机组建模，容量为1.5MW直驱风电机组；直驱风电机组包括：风力机、永磁同步发电机、四象限变流器、滤波电路；将直驱风电机组的风力机、永磁同步发电机，机侧变流器等效为受控电流源，网侧变流器