[发明专利]基于数字带阻滤波器的风功率平抑控制方法

说明书

本发明是针对风电功率波动中存在的敏感频率段，提出了一种基于数字带阻滤波器的风功率平抑控制方法，通过设计数字带阻滤波器的控制算法改变对应参数调节滤波器中心频率和带宽，并将其运用到风电功率平抑控制系统中，分析带阻滤波器的控制算法对风电场波动功率平抑控制的改善效果,得到需要储能系统吞吐的目标参考功率，因此实现储能系统与滤波器配合共同平抑风电功率波动的控制效果，能够准确提取波动功率，储能系统吞吐的目标功率明确，其科学合理，适用性强，效果佳。

技术领域

本发明涉及滤波器的控制算法，是一种基于数字带阻滤波器的风功率平抑控制方法,用于平抑以风电为代表的风电场输出功率波动。

背景技术

随着风电装机容量不断增加，风电等可再生能源发展受到了高度关注。目前的电力系统中，以风电为代表的新能源比例越来越高，但由于其本身波动性、随机性等特征使得电能供应品质恶化，从而限制了接入。

储能系统由于能够对能量实现时空平移，而被视为改善分布式电源平滑并网的有效手段之一，但由于储能设备投入成本高，回报率相对较低，而制约着储能设备的广泛应用。因此采用数字带阻滤波器，针对风电功率波动敏感频率段进行抑制，即可实现利用较小容量的储能设备最大限度的改善风电功率波动对系统的影响。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术风电功率波动引起的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的基于数字带阻滤波器的风功率平抑控制方法，用以实现风电功率波动的有效控制，平滑并网功率。

实现本发明目的采用的技术方案是，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，这就使得调节数字带阻滤波器的中心频率和带宽时，既操作简单而又方便；

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份，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)：