[发明专利]安装多直驱风力发电机并联风电场附加阻尼控制器的方法

说明书

本发明公开了安装多直驱风力发电机并联风电场附加阻尼控制器的方法，包括以下步骤：步骤1：建立风电场中每一个直驱风力发电机以及风电场所接入电力系统各个动态元件的线性化状态空间模型；步骤2：建立以第1台PMSG为“风机子系统”和其余包含N‑1台PMSG的“电力系统其余部分子系统”，构建两个子系统的互联模型；将附加阻尼控制器应用到多直驱风力发电机并联风电场抑制风电场的次同步振荡具有重要的研究价值；同时，附加阻尼控制器在多直驱风力发电机并联风电场中安装地点的选择也是非常重要的。

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，尤其涉及安装多直驱风力发电机并联风电场附加阻尼控制器的方法。

背景技术

2015年7月1日，新疆哈密地区以直驱永磁同步发电机(permanent magnetsynchronous generator，PMSG)为主力机型的风电场出现了次同步频率范围内的持续功率振荡，并引发临近两座火电机组发生轴系扭振，危及电网的安全可靠运行。此外，在风电场输出电流中还发现超同步分量。随着风力发电等新能源大规模并网，次同步振荡问题已成为潜在的风险，若不能及时系统全面地研究应对策略和抑制措施，可能造成巨大的经济损失，甚至造成大范围稳定性事故。因此，加强抑制风电场次同步振荡措施的研究是十分必要且具有实际意义的。

目前，有较多的研究针对抑制风电场次同步振荡问题，主要分为以下两种。一是以双馈感应发电机为主力机型的风电场研究抑制次同步振荡的主要方法，具体有：1)在柔性交流输电系统、柔性直流输电系统的换流站上附加次同步阻尼控制；2)在双馈风电机转子侧换流器或电网侧换流器的控制回路上附加次同步阻尼控制；3)在双馈风电机转子侧换流器或电网侧换流器的控制回路上增设次同步滤波器。二是以PMSG为主力机型的风电场研究抑制次同步振荡的方法，具体有：1)在PMSG换流器上附加阻尼控制器抑制临近汽轮发电机与串补装置作用引发的次同步振荡；2)优化直驱风电场锁相环参数以降低风电场发生次同步振荡的风险。然而，现阶段大多数关于附加阻尼控制器抑制风电场次同步振荡的研究都是将风电场等效成一台风电机，如何将等效成一台风电机的附加阻尼控制器安装方法映射到含有多台风机的实际风电场中，目前这类工作还处于待研究状态。因此，将附加阻尼控制器应用到多直驱风力发电机并联风电场抑制风电场的次同步振荡具有重要的研究价值。同时，附加阻尼控制器在多直驱风力发电机并联风电场中安装地点的选择也是非常重要的。

开环模式谐振是将一个闭环系统划分为两个互联的子系统，即只包含一台风机的“风机子系统”以及包含其余风机在内的“电力系统其余部分子系统”，当两个子系统的模式相互靠近时，可能会引发闭环系统的失稳，即发生开环模式谐振。因此，本发明考虑使用开环模式谐振分析方法寻找安装附加阻尼控制器的最佳位置，达到抑制风电场系统次同步振荡的目的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了安装多直驱风力发电机并联风电场附加阻尼控制器的方法，包括以下步骤：

步骤1：建立风电场中每一个直驱风力发电机以及风电场所接入电力系统各个动态元件的线性化状态空间模型；

步骤2：首先，建立以第1台PMSG为“风机子系统”和其余包含N-1台PMSG的“电力系统其余部分子系统”，构建两个子系统的互联模型；

步骤3：此时如果两个子系统发生开环模式谐振，根据两个开环子系统的留数预估闭环振荡模式，如果预估闭环振荡模式阻尼为负，此时多PMSG并联风电场系统发生开环模式谐振导致闭环系统失稳，则将附加阻尼控制器安装在第1台PMSG上抑制多PMSG并联风电场系统的次同步振荡；

步骤4：如果预估闭环振荡模式阻尼依然为正，此时多PMSG并联风电场系统发生开环模式谐振并未导致闭环系统失稳。此外，如果多PMSG并联风电场系统没有发生开环模式谐振，闭环系统稳定。则将第2台PMSG作为“风机子系统”，其余包含N-1台PMSG的“电力系统其余部分子系统”，构建两个子系统的互联模型；