[发明专利]直驱风电机组低频振荡抑制方法

说明书

本发明属于电力输送技术领域，尤其涉及一种直驱风电机组低频振荡抑制方法。包括构建直驱风电机组接入交流系统的仿真模型；利用直驱风电机组接入交流系统的仿真模型，进行线性化处理，构造单输入‑单输出的模型结构，建立适用于分析直驱风电机组的直流电压环模式以及锁相环模式的电流源型阻尼转矩模型；调整端电压的传递函数的幅值和相角，补偿阻尼回路相位的数值并增大幅值，增强系统稳定性；在阻尼传递回路和控制系统中设置直驱风电机组初始运行工况；在初始运行工况参数的基础上，摄动运行状态参数，有效评估振荡抑制策略的有效性。对直流电压环主导或锁相环主导的低频振荡均能起到良好的抑制作用，具有科学合理，适用性好，机理清晰等优点。

技术领域

本发明属于电力输送技术领域，尤其涉及一种直驱风电机组低频振荡抑制方法。

背景技术

由于风力发电大规模接入电网，电力系统呈现高比例新能源发电与高比例电子化设备的特征，即“双高”电力系统，其运行安全面临诸多新问题。2012年以来，我国发生多起与串补相互作用引发的次同步谐振现象，频率约为3-8Hz。2015年7月以来，我国风电场也曾发生多起次同步振荡事故，严重时曾引发300km以外的火电机组跳闸振荡跳闸脱网，频率在20-80Hz。风电场带来的振荡问题已经成为危害电力系统安全稳定运行，制约风电快速发展的隐患之一。因此，对风电机组的振荡抑制问题亟待解决。

相位补偿法最早应用于PSS参数整定，是一种基于励磁控制的方法作为电厂抑制低频振荡措施，以发电机的转速偏差作为输入信号，将其进行将其进行适当的相移和放大，并将其输出为励磁电压调节器的附加控制信号，从而使发电机的电磁转矩中产生一个阻尼低频振荡的电气阻尼转矩增量，达到抑制低频振荡的目的。随着新能源大范围接入电力系统，上述分析方法面临着适应性较差等问题。

在现有技术中，研究多集中于双馈风电机组，而对于直驱风电机组，相关的研究还较为稀缺。有学者提出在无功控制环上设置超前环节的补偿信号，提高直驱风电机组的稳定性。然而，该研究仅聚焦于直流电压环失稳，缺乏对于锁相环模式稳定性的分析，即该研究设计的抑制策略无法解决由锁相环失稳引发的低频振荡现象。因此，针对抑制直流电压环主导或锁相环主导的低频振荡问题仍需要进一步的改进。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明种直驱风电机组低频振荡抑制方法。其目的是为了实现对直流电压环主导或锁相环主导的低频振荡均能起到良好的抑制作用的发明目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

直驱风电机组低频振荡抑制方法，包括以下步骤：

步骤1.构建直驱风电机组接入交流系统的仿真模型，包括直驱风电机组和电网两部分；

步骤2.利用直驱风电机组接入交流系统的仿真模型，对其进行线性化处理后，构造成单输入-单输出的模型结构，建立适用于分析直驱风电机组的直流电压环模式以及锁相环模式的电流源型阻尼转矩模型；

步骤3.由阻尼转矩模型可知，直流电压环和锁相环的阻尼传递回路中均包含端电压的传递函数，调整端电压的传递函数的幅值和相角，补偿阻尼回路相位的数值并增大其幅值，以增强系统稳定性；

步骤4.在阻尼传递回路和控制系统中，设置直驱风电机组初始运行工况；

步骤5.在初始运行工况参数基础上，摄动运行状态参数，评估振荡抑制策略的有效性。

更进一步的，所述直驱风电机组由风力机通过线路与永磁同步发电机的输入端相连接，永磁同步发电机的输出端通过线路依次与机侧变流器和网侧变流器相连接，网侧变流器的输出端通过输电线路与电网相连接。