[发明专利]适用于风电并网低频振荡的附加阻尼抑制方法

权利要求书

1.适用于风电并网低频振荡的附加阻尼抑制方法，其特征在于：该方法为以下步骤

步骤一：构建风电并网结构；e_abc等效为同步发电机的虚拟内电势，为逆变器中点的基波电压分量；L_T为滤波电感，用于抑制逆变器开关纹波，R为等效电阻，滤波电感与等效电阻等效为同步发电机的定子电感和内阻；i_abc和u_tabc为公共耦合点(PCC)的输出电流和电压，分别对应同步发电机的输出电流和端电压；L_g为传输线路的等效阻抗，呈感性；u_gabc为电网电压；整个过程是风力发电通过逆变器与滤波电感L_T和等效电阻R连接，最后经传输线路的等效阻抗L_g与电网u_gabc连接，并网的控制过程采用虚拟同步发电机VSG控制；

步骤二：搭建虚拟同步发电机控制结构，虚拟同步发电机控制包括模拟转子运动方程模块、虚拟励磁调节器和附加阻尼控制器；模拟转子运动方程模块和虚拟励磁调节器都是基于传统同步发电机控制建立的；模拟转子运动方程模块为有功功率控制，模拟传统同步发电机转动惯量与阻尼特性；虚拟励磁调节器为无功功率控制，模拟传统同步发电机一次调压特性；附加阻尼控制器以模拟转子运动方程模块中的虚拟同步发电机角速度与电网角速度为输入，将模拟转子运动方程模块中的信号引入到虚拟励磁调节器中；

步骤三：附加阻尼控制器以模拟转子运动方程模块中的虚拟同步发电机角速度与电网角速度为输入，经过增益，滤波、补偿环节输出反馈到虚拟励磁调节器模块，作为励磁附加信号，最后在系统中引入反馈信号T_ADC；

步骤四：通过自适应改变附加阻尼控制器的参数调整反馈信号T_ADC，从而调整输出电压，进而影响电力系统的阻尼特性，从而更好的抑制低频振荡。

2.根据权利要求1所述的适用于风电并网低频振荡的附加阻尼抑制方法，其特征在于：所述虚拟同步发电机的机械方程可表示为

式中，J为同步发电机的转动惯量，D为阻尼系数，ω为虚拟同步发电机的角速度，ω₀为电网同步角速度，T_m为同步发电机的机械转矩，T_e为同步发电机的电磁转矩，T_d为同步发电机的阻尼转矩；

虚拟同步发电机的虚拟励磁调节器表示为：

式中，Q_e为输出的无功功率,Q_ref为无功功率的参考值,Q_ref可以根据需要调节,U_ref为虚拟励磁调节器输出的电压参考值,U_m为并网点电压有效值,K_q为无功调节系数,K_u为电压调节系数,E为虚拟励磁电动势的幅值。

3.根据权利要求1所述的适用于风电并网低频振荡的附加阻尼抑制方法，其特征在于：所述的附加阻尼控制器包括三个环节

1)附加阻尼控制器的增益K调节附加阻尼的幅值；2)滤波环节确保在电力系统稳定工作时，附加阻尼控制器不会对VSG正常工作产生影响；3)超前/滞后环节补偿是调整控制、测量引起的相位差，确保VSG的输出能够为电网提供正阻尼转矩，从而抑制电网低频振荡；附加阻尼控制器的输入信号选择为电网角速度和VSG角速度之差；

附加阻尼后的VSG的无功控制回路的数学模型可表示为：

式中，T_ADC为附加阻尼控制器的反馈信号；

T_ADC＝G_ADC(ω₀-ω) (4)

附加阻尼控制器的传递函数：

式中，K为附加阻尼控制器补偿增益，T为时间常数；

为了更好的阻尼不同振荡模式下的低频振荡，考虑不同干扰情况下产生不同振荡模态，需要对(5)中的补偿增益K进行自适应调整，从而更好的提高电力系统的阻尼，更有效的抑制电力系统低频振荡；

对于补偿增益K可以表示为：

K＝K_S+ΔK_i (6)

式中，K_S为初始的固定值为20，ΔK_i为第i种振荡模态增益调整量，其值根据不同振荡模态而不同，ΔK_i在-5到5之间，ΔK_i的大小与电网同步角速度和虚拟同步发电机角速度有关。