[发明专利]一种风机双通道阻尼控制低频振荡广域阻尼控制方法

权利要求书

1.一种风机双通道阻尼控制低频振荡广域阻尼控制方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、将双机群区域间功率振荡，等值为分析区域间振荡的两机系统，建立无风电场接入时的等值两机系统动态模型，以及风电场接入其中一个区域时的系统动态模型，DFIG风机模型输出的动态有功功率或动态无功功率与系统振荡时的同步机组转子角速度偏差同相位或反相位，DFIG风机模型动态功率输出阻尼系统的区域间低频振荡；

步骤二、采用电力系统仿真计算软件MATLAB 2016a/Simulink，建立含双馈风电机组的并网电力系统仿真模型；

建立双馈风力发电机的有功和无功定子功率为：

其中，P_s为双馈风机的有功输出，Q_s为双馈风机的无功输出，X_m为d、q坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感抗，X_s为定子侧感抗，i_qr为转子侧q轴分量，i_dr为转子侧d轴分量，V_ds为定子侧d轴分量，V_qs为定子侧q轴分量，V为母线电压，X电力系统等效电抗；

步骤三、利用广域测量系统WAMS和同步相量测量装置PMU获取振荡信息，在风机侧换流器内，添加同步机的PSS发电机磁力控制器，根据双馈风力发电机组机侧换流器功率外环的扰动信号与风电场连接点处频率偏差和电压偏差的动态响应变化，获得其有功和无功的输出响应抑制电力系统的低频振荡

其中，u_in为控制器的输入，u_PSS是控制器的输出，K_PSS为增益，T_W为复位环节时间常数，T₁到T₄是相位补偿环节的时间常数，S＝jw_n，其中j是复数单位，w_n为系统的额定角速度；

步骤四、采用发电机功角作为反馈信号，构建优化约束条件目标函数

其中，t是总仿真时间，δ_k(t)是t时刻第K台发电机转子角度，δ_j(t)是t时刻第j台发电机转子角度，T_e为风机的电磁转矩，T₀为电磁转矩稳态值，α为相应的权重系数；

通过优化约束条件应将故障后系统发电机的功角振荡快速衰减，回归稳态；

步骤五、对电网施加大扰动，将附加阻尼控制附加在双馈风机机侧有功环和无功环，并设计控制器参数

T₁^min≤T₁≤T₁^max

其中，K_s表示阻尼信号的增益，T₁，T₂，T₃，T₄是阻尼控制器中超前滞后块的时间常数，其范围为0～40s，滤波环节T_w取为10s；

利用粒子群优化算法对控制器参数进行寻优校核，通过设计的控制参数进行控制器参数寻优；

至此，一种混合双通道阻尼控制抑制机电振荡的方法完成。

2.根据权利要求1所述的一种风机双通道阻尼控制低频振荡广域阻尼控制方法，其特征是：所述步骤一中，无风电场接入时的等值两机系统动态模型为

其中，ω为发电机的转子角速度，δ为发电机的转子角，δ₁₂＝δ₁-δ₂为两区域转子角速度差，ω₁₂＝ω₁-ω₂为两区域转子角度差，H₁为区域1的等效惯性时间常数，H₂为区域2的等效惯性时间常数，P_m1为发电机1的机械功率，P_m2为发电机2的机械功率，V₁为母线1的电压，V₂为母线2的电压；

风电场接入其中一个区域时的系统动态模型为

其中，P_W为风电场注入系统功率。

3.根据权利要求1所述的一种风机双通道阻尼控制低频振荡广域阻尼控制方法，其特征是：所述步骤三中，PSS发电机磁力控制器包括放大环节、复位环节以及相位补偿环节，所述复位环节用于将控制器在稳态时输出为零，使PSS发电机磁力控制器在动态中起作用；所述相位补偿环节包括1个～2个超前环节，每个超前环节可以校正30～40的电角度。