基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115085220A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210806257.0H02P21/20(2016.01)(22)申请日2022.07.08H02P21/18(2016.01)(71)申请人中国船舶重工集团海装风电股份有限公司地址401122重庆市北部新区经开园金渝大道30号(72)发明人胡豪田旭王世均刘一星杜炜陈宝刚刘斌李震(74)专利代理机构重庆棱镜智慧知识产权代理事务所(普通合伙)50222专利代理师李兴寰(51)Int.Cl.H02J3/24(2006.01)H02J3/01(2006.01)H02J3/38(2006.01)权利要求书3页说明书15页附图8页(54)发明名称基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法(57)摘要本发明公开了一种基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法，通过三相异步电机的磁链方程和三相异步电机的转子侧电磁转矩表达式构建转子侧电磁转矩变化量和转子转速扰动量之间的传递函数，从而根据传递函数从物理层面推导出次同步谐振的产生机理，进而根据次同步谐振的产生机理在转子侧变流器的d轴控制器中附加用于对目标双馈风电机组附加电磁转矩的次同步谐振阻尼控制策略，使目标双馈风电机组产生一个与转子转速扰动量的相位相反的电磁转矩，从而能够有效抑制双馈风电机组经串补输电线路向外输送风电的输电系统的次同步谐振。CN115085220ACN115085220A权利要求书1/3页1.一种基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：基于三相异步电机的磁链方程和三相异步电机的转子侧电磁转矩表达式构建转子侧电磁转矩变化量和转子转速扰动量之间的传递函数；基于所述转子侧电磁转矩变化量和转子转速扰动量之间的传递函数确定用于对目标双馈风电机组附加电磁转矩的次同步谐振阻尼控制策略；将所述次同步谐振阻尼控制策略附加至目标双馈风电机组的转子侧变流器的d轴控制器中；基于附加了次同步谐振阻尼控制策略后的目标双馈风电机组的转子侧变流器的d轴控制器对所述目标双馈风电机组进行控制，以转子转速扰动量作为反馈量，使所述目标双馈风电机组产生一个与所述转子转速扰动量的相位相反的电磁转矩以抑制目标双馈风电机组次同步谐振。2.根据权利要求1所述的基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述方法还包括：构建附加了次同步谐振阻尼控制策略后的目标双馈风电机组的转子侧变流器的d轴控制器的数学模型；基于所述传递函数和所述数学模型得到附加了次同步谐振阻尼控制策略后转子侧电子转矩变化量和转子转速扰动量之间的关系式，其中，所述关系式如下：ΔTersedc*＝GSEDC(s)Δωr*(1)其中，ΔTersedc为附加了次同步谐振阻尼控制策略后的转子侧电子转矩变化量，Δωr为转子转速扰动量，GSEDC(s)为附加了次同步谐振阻尼控制策略后的转子转速扰动量和转子侧电子转矩变化量之间的传递函数。3.根据权利要求2所述的基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述次同步谐振阻尼控制策略包括滤波环节、次同步频率检测环节和相位补偿环节，其中，所述滤波环节用于选通出转子转速中的次同步谐振分量；所述次同步频率检测环节用于检测双馈风电机组经串补输电线路向外输送风电的输电系统存在的次同步谐振的次同步频率值，其中，所述次同步频率值用于所述滤波环节的滤波参数自适应控制；所述相位补偿环节用于将附加了次同步谐振阻尼控制策略后的转速转速扰动量和转子侧电磁转矩变化量之间的传递函数相位角调节至180°，以实现对次同步谐振的最大正阻尼效果。4.根据权利要求3所述的基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述滤波环节采用的滤波器包括二阶高通滤波器和二阶带通滤波器，所述二阶高通滤波器的截止频率和二阶带通滤波器的截止频率均由所述次同步频率值确定，其中，所述二阶高通滤波器用于滤除转子转速信号中存在的直流分量和低频分量，所述二阶高通滤波器的传递函数如下：2CN115085220A权利要求书2/3页其中，GHPF(s)为二阶高通滤波器的传递函数，Qhpass为二阶高通滤波器的品质因数，ωhpass为二阶高通滤波器的截止角速度；所述二阶带通滤波器用于从二阶高通滤波器处理后的转子转速信号中选通出次同步谐振分量，所述二阶带通滤波器的传递函数如下：其中，GBPF(s)为二阶带通滤波器的传递函数，Qpass为二阶带通滤波器的品质因数，ωpass为二阶带通滤波器的截止角速度。5.根据权利要求4所述的基于附加电磁转矩的双馈风电机组次同步谐振抑制方法，其特征在于，所述相位补偿环节的相位调节采用高阶的超前/滞后相位补偿器，以实现360°