[发明专利]一种自适应的直驱风电柔直送出系统次同步振荡控制方法

说明书

本发明公开了一种自适应的直驱风电柔直送出系统次同步振荡控制方法，建立直驱风电柔直送出系统模型，分析与次同步振荡模态强相关的控制环节，提出次同步振荡自适应控制的附加位置方案；设计自适应控制方法，用于抑制直驱风电柔直送出系统次同步振荡；采用不同附加位置方案分别建立自适应控制方法参数的优化模型，确定各附加位置下控制策略的最优控制参数；对比各附加位置方案的次同步振荡控制效果，建立评价指标，确定控制器的最优附加位置，实现次同步振荡抑制。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定及控制技术领域，具体的是一种自适应的直驱风电柔直送出系统次同步振荡控制方法。

背景技术

风电系统经柔性直流输电存在次同步振荡的风险，危及电力系统的稳定、安全运行，逐渐成为了近期研究的热点，该次同步振荡问题的产生机理已经得到了相关揭示，主要涉及风电系统与柔性直流传输系统电力电子设备之间的复杂交互。然而，直驱风电柔直送出系统的次同步振荡控制方法研究较少，且通常侧重于单一运行点下的次同步振荡控制，缺乏多工况下的抑制效果的分析和对比。考虑到风机的运行状态变化大、工况复杂，如何在复杂工况下实现直驱风电柔直送出系统的次同步振荡控制，仍有待进一步探索。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种自适应的直驱风电柔直送出系统次同步振荡控制方法，

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种自适应的直驱风电柔直送出系统次同步振荡控制方法，方法包括以下步骤：

建立直驱风电柔直送出系统模型，用于分析与次同步振荡模态强相关的控制环节，提出次同步振荡自适应控制的附加位置方案；

设计自适应控制方法，用于抑制直驱风电柔直送出系统次同步振荡；

采用不同附加位置方案分别建立不同自适应控制方法参数的优化模型，通过不同自适应控制方法参数的优化模型确定各附加位置方案下控制方法的最优控制参数；

利用得出的最优控制参数，对比各附加位置方案的次同步振荡控制效果，建立评价指标，确定控制器的最优附加位置，实现次同步振荡抑制。

优选地，所述建立直驱风电柔直送出系统模型的过程包括以下步骤：

直驱风电柔直送出系统包括：永磁直驱风电场、交流线路、柔性直流传输系统和无穷大电源；其中，永磁直驱风电场由永磁直驱风机、风机机侧变流器、背靠背变流器的直流环节和风机网侧变流器组成；柔性直流传输系统由柔直风机侧换流站、直流传输电缆和柔直网侧换流站组成；

所述永磁直驱风机的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程公式如下所示：

T_e＝ψ_fi_qs (3)

其中，ψ_ds和ψ_qs分别表示定子dq轴磁链，u_ds，u_qs，i_ds，i_qs，分别为直驱风机定子电压与定子电流的dq轴分量，R_s，L_s分别为直驱风机的定子电阻和定子电感，J表示直驱风机轴系的惯量，D为直驱风机转子的阻尼，ω_s,ω_r分别为同步磁场角速度与双馈风机转子旋转角速度标幺值，T_m,T_e分别为直驱风机的机械转矩和电磁转矩；

风机机侧变流器采用零d轴的双闭环矢量控制，外环q轴以PI控制直驱风机实际有功出力P，内环dq轴以PI分别控制i_ds,i_qs，如下式：