[发明专利]一种抑制双馈风电机组次同步谐振的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统控制技术领域，具体地，涉及一种抑制双馈风电机组次同步谐振的控制方法。

背景技术

风电是一种清洁无污染、可以大规模应用的可再生能源。风力发电并网运行是实现风能大规模利用的主要途径。双馈感应发电机(doubly-fed induction generator，DFIG)，由于其具有灵活的有功无功控制能力而在实际风电场中得到广泛应用。

由于我国风能资源与负荷中心整体又呈逆向分布，风电的大规模、高电压、远距离输送必不可少。为了实现风能远距离输电，提高风能利用率，串联补偿是目前采用的有效技术措施之一。然而串联补偿电容的使用，也引发了风电机组产生次同步谐振(Sub-synchronous Resonance，SSR)的风险。2009年10月，位于美国德克萨斯州南部的Zorillo Gul风电机组发生了一起次同步谐振的重大事故，并由此引发了对风力发电系统次同步谐振问题的广泛关注。

利用双馈风电机组自身控制器，通过引入阻尼控制环节来抑制次同步谐振的方式，不需要增加额外设备，是一种经济有效的方式。传统方法一般在控制系统中利用相位补偿原理以附加阻尼模块，增加电气阻尼，达到抑制双馈风电机组次同步谐振的目的。但传统设计方法，参数整定计算相对复杂，也缺乏对清晰的物理机理认识。

对于双馈风电机组，其在次同步频率下，转子等效电阻呈负值。当转子等效电阻的幅值超过了定子和输电线路的等效电阻之和时，从系统侧看过去，整个系统电阻值将呈现负值，这将导致线路电流持续发散振荡，即系统产生次同步谐振现象。

但对于双馈电机，由于变流器控制回路的存在，其控制回路参数将影响双馈风电机组转子回路等效电阻值，进而影响系统的阻尼，而现有分析方法中，通常忽略了变流器控制回路的存在，将双馈电机等效为异步发电机，必然造成分析结果的误差。

发明内容

本发明提供了一种抑制双馈风电机组次同步谐振的控制方法，解决了现有的方法存在参数计算复杂，分析结果存在误差的技术问题，实现了充分考虑双馈风电机组转子侧变流器控制回路参数对系统次同步谐振的影响，并且参数整定灵活、简单，可有效抑制双馈风电机组的次同步谐振的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种抑制双馈风电机组次同步谐振的控制方法，所述方法具体为：当串补并网系统的等值电抗X_eq(ω)＝0时，控制对应频率点串补并网系统等值电阻R_eq(ω)＞0，进而抑制双馈风电机组次同步谐振。

本申请中的方法利用等值阻抗法分析双馈风电机组经并网系统的次同步谐振现象时，考虑了变流器控制回路的影响。本方法能够得到双馈风电机组经串补并网系统的等效电阻和等效电抗随频率变化的趋势。根据次同步谐振的机理，双馈风电机组经串补并网系统的次同步谐振阻尼大小与系统等值电抗X_eq(ω)＝0时所对应频率点系统等值电阻X_eq(ω)的大小有关。当等值电抗X_eq(ω)＝0时所对应频率点系统等值电阻R_eq(ω)＞0，则表示系统次同步谐振阻尼为正，不会发生次同步谐振现象；当等值电抗X_eq(ω)＝0时所对应频率点系统等值电阻R_eq(ω)＜0，则表示系统次同步谐振阻尼为负，将会产生次同步谐振现象。

进一步的，所述方法具体为：双馈风电机组转子两侧分别附加阻尼控制模块，阻尼控制模块包括：带通滤波器和比例放大器，带通滤波器与比例放大器连接，比例放大器与转子电压控制回路连接；分别以双馈电机转子电流q轴分量和d轴分量作为输入量，经过带通滤波器，再经过-K_R的比例放大器，得到转子d轴和q轴的附加电压信号；

带通滤波器闭环传递函数如下：

选取K_R补偿转子侧变流器控制回路等效电阻R_rsc,eq和转子绕组电阻R_r，即：

R_r+R_rsc,eq-K_R＝0。

进一步的，所述方法具体包括：

建立双馈风电机组转子侧变流器控制回路的等效电路模型；

基于建立的双馈风电机组转子侧变流器控制回路的等效电路模型，并结合双馈风电机组模型，获得双馈风电机组经串补并网系统的等效电路模型；