[发明专利]基于数字带阻滤波器的风功率平抑控制方法

权利要求书

1.一种基于数字带阻滤波器的风功率平抑控制方法，其特征是：将风电场与滤波器和超级电容器储能系统相连后并入电网，根据需要提取对应频率段内的波动功率，设定中心频率和带宽，利用滤波器提取对应波动功率，输出功率的吞吐指令给超级电容器储能系统，进而实现平滑功率并网，在改善并网品质的同时，提高新能源并网规模，其具体内容包括：

1)带阻滤波器控制模型的设定

设定的二阶模拟带阻滤波器的传递函数为式(1)：

S为复频率，Ω₀为阻带的中心频率，B为带宽；

对式(1)做双线性的变换，将模拟带阻滤波器模型转换为数字带阻滤波器模型，变换后的模型为式(2)：

令则滤波器模型化简为式(3)：

数字滤波器的角频率为ω＝2πfT，其中T为采样周期，f为数字频域中的频率，Z为延迟因子，数字频域中的角频率ω与模拟频域中的角频率Ω的关系为非线性，其转换关系为式(4)：

对式(3)取模值得：

令(3)式的一阶导数为零得该滤波器的中心频率，并根据模值计算求得的带宽分别为：

由此可知数字带阻滤波器的两个参数，频率f₀和带宽B_ω分别对应参数β和α，因此若要调节数字带阻滤波器的中心频率和带宽，只需要考虑如何调节对应参数即可，而不必顾及参数之间的相互影响；

2)基于储能系统的风电功率平抑控制

数字带阻滤波器跟踪被测信号中的某一频率成分，通过参数β和α做调整，达到理想的滤波效果，令数字带阻滤波器H_BS(Z)＝Y_k/X_k则为式(7)：

整理后为式(8)：

X_k和Y_k表示滤波器第k个采样点的输入和输出，Z表示延迟因子；由此推导数字带阻滤波器的控制算法为式(9)：

在基于滤波器的风电功率平抑控制中，令数字带阻滤波器的输入为风电场的输出功率为P_wind，滤波器的输出为P_out，

令H_BS(Z)＝P_out.k/P_wind.k则为式(10)：

P_wind.k表示滤波器第k个采样点的输入，P_out.k表示滤波器第k个采样点的输出，由数字带阻滤波器的控制算法来确定控制储能系统的充放电参考值，P_c-ref为储能系统参考功率，P_wind.k-P_out.k为需要储能系统吞吐的波动功率，P_c-ref＝P_wind.k-P_out.k则为式(11)：

又因z为延迟因子，则储能系统参考功率表示为式(12)：

即为利用储能系统的数字带阻滤波器的控制算法。