[发明专利]一种基于对称锁相环的并网风电机组振荡抑制方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于对称锁相环的并网风电机组振荡抑制方法及系统，其中对称锁相环包括依次连接的正交滤波器、鉴相器和对称的环路滤波器。本发明通过引入复相位角的概念等效表征电网电压(网侧换流器的交流侧的电压)在d轴和q轴上的动态响应特性，抑制传统锁相环的控制不对称性所产生的频率耦合效应。本发明通过改进锁相环结构来消除频率耦合效应，避免多个不同频段的振荡分量共存，实现振荡的抑制。

技术领域

本发明涉及风电机组并网控制技术领域，特别是涉及一种基于对称锁相环 的并网风电机组振荡抑制方法及系统。

背景技术

随着光伏、风电等新能源的广泛开发与利用，电力系统中新能源占比不断 提高，以传统同步机组为主的电源系统逐渐降低，电力系统的同步稳定性发生 改变。不同于传统同步机组固有的物理同步属性，电力电子并网装备需要同步 测量单元来获取电网频率和相位信息来保持同步，实现并网运行。现有并网换 流器基于锁相环(PhaseLockedLoop,PLL)实现跟网运行，锁相环对新能源 设备对功率精确控制和并网同步稳定运行起关键作用。

在新能源并网场景中，多采用基于旋转坐标变换环节来实现鉴相的同步坐 标系锁相环(SynchronousReferenceFrame，SRF-PLL)，其采用闭环控制方 案，通过控制q轴电压为0，进而获得电网电压的频率和相位。但是随着新能 源并网装备的增加，且大部分新能源设备处在电网末端，从并网点来看电网强 度较低，并网点电压灵敏度较高且易受扰动，通过锁相环回路影响能源设备控 制性能，给设备的安全运行带来较大挑战。实际工程中多次发生次超同步振荡， 研究表明振荡的产生是由于新能源设备并网换流器与电网、换流器之间的交互 作用，及控制环节参与。振荡频率存在耦合，表现为关于基波的镜像频率效应，研究表明频率耦合主要由于控制的不对称引入，其中影响最大的环节为锁相环 (SRF-PLL仅对q轴电压进行控制，表现为不对称控制)。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于对称锁相环的并网风电机组振荡抑制方 法及系统，以实现风电机组并网系统振荡的抑制。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种对称锁相环，所述称锁相环用于风电机组并网系统的网侧换流器的控 制，所述对称锁相环包括依次连接的正交滤波器、鉴相器和对称的环路滤波器；

所述正交滤波器用于对网侧换流器的交流侧的α轴电压反馈值和β轴电压 反馈值进行修正，获得修正后的α轴电压反馈值和修正后的β轴电压反馈值，使 修正后的α轴电压反馈值和修正后的β轴电压反馈值正交；

所述鉴相器用于基于修正后的α轴电压反馈值和修正后的β轴电压反馈值 进行相位差检测，并将检测出的相位差转换成电压信号；所述电压信号包括d 轴电压分量和q轴电压分量；

所述环路滤波器用于对所述d轴电压分量进行电压闭环控制生成复相位 角的q轴相位角分量，对q轴电压分量进行频率闭环控制生成复相位角的d 轴相位角分量。

可选的，所述正交滤波器为基于Hilbert变换的正交滤波器。

可选的，所述对网侧换流器的交流侧的α轴电压反馈值和β轴电压反馈值进 行修正，具体包括：

选取α轴电压反馈值和β轴电压反馈值中的任意一个作为待修正信号；

利用如下公式，对所述待修正信号进行Hilbert变换，获得Hilbert变换后 的信号；

其中，v(t)为待修正信号，H(v(t))为Hilbert变换后的信号；t为时间变量， τ为积分变量，*为卷积运算符；

利用如下公式，对Hilbert变换后的信号进行傅里叶变换，获得傅里叶变 换后的信号作为修正后的α轴电压反馈值或修正后的β轴电压反馈值；