[发明专利]一种基于UPFC阻尼含风电系统振荡特性的POD设计方法

权利要求书

1.一种基于UPFC阻尼含风电系统振荡特性的POD设计方法，其特征在于，步骤如下：

S1，构建统一潮流控制器UPFC的模型；

S2，构建双馈风力发电机组DFIG的模型；

S3，将步骤S1的UPFC模型和步骤S2的DFIG模型加入电网系统中；

S4，通过特征根分析和时域仿真方法，分析风电并网容量和UPFC补偿度对电网系统阻尼特性的影响；当风电场出力不变，UPFC串联补偿水平不同时，从发电机功角振荡曲线得出随着串联补偿水平的提高，振荡的幅度越来越小；当风电场出力不同，UPFC串联补偿水平相同时，从发电机功角振荡曲线得出随着风电场输出功率水平的增加，振荡的幅度越来越大；

S5，构造POD控制器的模型；

S6，将POD控制器的输出端连接到步骤S3电网系统的UPFC的并联侧，并将电网系统联络线的信号作为POD控制器的输入信号；

S7，针对步骤S4的电网系统，改变电网系统中同步发电机的出力和电网系统联络线传输功率，通过特征根分析和时域仿真方法，分析UPFC和POD控制器对电网系统阻尼特性的影响；加装有POD控制器的UPFC在更广泛的联络线传输功率范围下增加系统阻尼，调整区域的整体发电量，区域的联络线传输功率发生改变；调解发电机出力，改变风电渗透率，研究不同DFIG渗透率下的区域间振荡模式，得到随着DFIG出力的增加，区域间振荡模式1的频率下降，阻尼比先降低再升高；区域间振荡模式2的频率和阻尼比升高。

2.根据权利要求1所述的基于UPFC阻尼含风电系统振荡特性的POD设计方法，其特征在于，在步骤S1中，具体步骤为：S1.1，构建统一潮流控制器UPFC的数学模型；

所述统一潮流控制器UPFC，包括换流器VSC1、换流器VSC2、直流电容C、串联电容C_se、并联变压器T_sh、串联变压器T_se、并联等效电感L_sh、串联等效电感L_se、线路等效电抗X_a和线路等效电抗X_b；换流器VSC1与换流器VSC2通过直流电容C相连并耦合；且换流器VSC1通过并联等效电感L_sh和并联变压器T_sh接入到电网的节点1处，换流器VSC1向节点1输入一个幅值可调的无功电流；节点1通过线路等效电抗X_a与节点a连接；换流器VSC2通过串联等效电感L_se和串联变压器T_se接入电网，向电网输入一个幅值和相位可调的电压；且串联变压器T_se的二次侧串联在节点1和节点2之间，节点2通过线路等效电抗X_b与节点b连接；

S1.2，根据步骤S1.1，获取统一潮流控制器UPFC串联侧的控制模型；

以节点1处的电压V₁为基准，统一潮流控制器UPFC串联侧的时域控制模型为：

其中，P_b为节点2到节点b之间线路的有功功率；Q_b为节点2到节点b之间线路的无功功率；V₁为节点1的电压；V_se为串联电压；θ_se为串联电压的相位角；V_R为线路等效阻抗电压；θ_R为线路等效阻抗电压的相位角；X_R为线路等效电抗；

将串联侧时域控制模型转换到d-q坐标系下为：

其中，V_sed为串联电压V_se的d轴分量，V_bd为节点b电压V_b的d轴分量，V_seq为串联电压V_se的q轴分量，V_bq为节点b电压V_b的q轴分量；

S1.3，根据步骤S1.1，获取统一潮流控制器UPFC并联侧的控制模型；

式中：V_shd为并联电压V_sh的d轴分量，I_shd为串联电流I_sh的d轴分量，V_shq为并联电压V_sh的q轴分量，I_shq为串联电流I_sh的q轴分量；

S1.4，根据步骤S1.1-S1.3，建立统一潮流控制器UPFC的三阶动态模型；

其中：v₀为控制信号；如果控制信号v₀被使用，那么u₁、u₂、u₃是1，否则是0；v_p表示串联电压V_se与线路电流同相位的分量，在稳定状态，输入变量v_p0被设为0；v_q表示串联电压V_se与线路电流相差90°的分量，输入变量v_q0决定在稳定状态时v_q的大小；i_q表示与V₁正交的串联电流i_sh的分量。