[发明专利]一种基于自动虚拟电阻补偿的风电并网系统暂态稳定控制方法

说明书

本发明公开了一种基于自动虚拟电阻补偿的风电并网系统暂态稳定控制方法，将并网点三相交流电压信号U_t从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，得到两相直流量U_td、U_tq，将U_tq作为锁相环的输入信号；根据U_t的有效值，判断并网逆变器是否进入低电压穿越模式；进入低电压穿越模式后，基于计算得到的虚拟电阻值计算附加q轴虚拟阻抗压降ΔU_tq并将其反馈到锁相环的输入U_tq上，风电并网系统即可根据故障期间ω_PLL与ω_g的偏差量自适应地改善阻抗电势在锁相环坐标系q轴投影的电压分量，以提高风电并网系统故障期间的暂态同步稳定运行能力。本发明可显著改善风电并网系统在故障期间的暂态同步稳定性。

技术领域

本发明涉及一种风电并网系统自动虚拟电阻补偿控制方法，适用对象为交流电网短路故障下的风电并网系统，该方法可显著提高交流电网故障期间风电并网系统的暂态稳定性。

背景技术

随着风力发电技术的快速发展，风电装机容量不断增加。受风能资源与用电负荷呈逆向分布的影响，风电并网系统普遍存在大规模远距离输送的特点，导致电网呈现出弱同步电网特性。尤其是当电网发生短路故障时，风电并网系统在低电压穿越期间极有可能发生暂态失稳现象，严重威胁电力系统的安全稳定运行。因此，提高风电并网系统在电网故障期间的暂态稳定性是目前风电发展的关键问题。目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：

[1]Peng Sun,JunYao,Ruikuo Liu,et al.Virtual capacitance control forimproving dynamic stability ofthe DFIG-basedwind turbines during asymmetrical fault in a weakAC grid[J].IEEE Transactions on IndustrialElectronics,2021,68(01):333-346。

[2]Xiuqiang He,Hua Geng,Ruiqi Li,et al.Transient StabilityAnalysisand Enhancement of Renewable Energy Conversion System During LVRT[J].IEEETransactions on Sustainable Energy,2020,11(03):1612-1623。

文献[1]从等效减小线路阻抗的角度，提出了一种基于虚拟电容的改进低电压穿越控制策略。通过在锁相环的控制环路中设置虚拟电容以等效抵消线路的电感效应，从而等效减弱风电并网系统与线路阻抗之间交互特性，达到等效增强电网强度和提高系统小信号同步稳定性的目的，但是该文献并没有考虑风电并网系统的暂态稳定性。文献[2]从改变系统运行点的角度，提出一种将锁相环输出角频率偏差作为有功功率指令补偿项的控制策略，自适应地调节系统的平衡点以避免系统在低电压穿越期间发生暂态失稳现象，但是该策略的控制效果受变流器容量限制，在解决故障期间风电并网系统的暂态稳定问题上具有局限性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种基于自动虚拟电阻补偿的风电并网系统暂态稳定控制方法，该方法不增加设备硬件，仅改变风电并网系统锁相环的控制结构，就可显著改善风电并网系统在故障期间的暂态同步稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于自动虚拟电阻补偿的风电并网系统暂态稳定控制方法，用于提高风电并网系统在电网短路故障期间的暂态稳定性；具体步骤如下；