本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)，具體涉及一種基于網(wǎng)側(cè)控制回路優(yōu)化的直驅(qū)風(fēng)電次同步振蕩抑制方法。
背景技術(shù)：
：目前，風(fēng)電大規(guī)模集中式并網(wǎng)外送已經(jīng)成為最為廣泛的風(fēng)電外送形式，直驅(qū)式風(fēng)機(jī)憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效率和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為主流的機(jī)型之一。但是集群風(fēng)電串補(bǔ)發(fā)輸電系統(tǒng)存在較大的次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)，故直驅(qū)式風(fēng)機(jī)與弱交流電網(wǎng)相互作用時(shí)，系統(tǒng)中時(shí)有發(fā)生次同步頻率范圍(2～50hz)的功率振蕩，而次同步振蕩會(huì)造成風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)和撬棒電路損壞等后果，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組軸系自然扭振頻率相對(duì)較低(1-10hz)，且永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)通過(guò)背靠背雙pwm變流器與電力系統(tǒng)隔離，故直驅(qū)式風(fēng)電并網(wǎng)發(fā)生的次同步振蕩與傳統(tǒng)的次同步振蕩不同，它是一種電磁功率的振蕩，并不涉及到轉(zhuǎn)子軸系的扭振和風(fēng)機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng)間的串聯(lián)補(bǔ)償裝置。因此，傳統(tǒng)的以提取并利用轉(zhuǎn)速信號(hào)中次同步分量為基礎(chǔ)的抑制措施并不能適用于直驅(qū)式風(fēng)電次同步振蕩的抑制。直驅(qū)式風(fēng)機(jī)發(fā)生次同步振蕩的內(nèi)在機(jī)理并不十分明確，其發(fā)生次同步振蕩的頻率范圍也難以預(yù)測(cè)。目前的次同步振蕩抑制措施一般通過(guò)對(duì)svg或svc的控制產(chǎn)生抑制次同步振蕩的電流，并將其注入系統(tǒng)以消除次同步振蕩，但這些抑制措施一般需要昂貴的設(shè)備和復(fù)雜的控制過(guò)程，同時(shí)也存在著控制策略不匹配、響應(yīng)慢和效果不顯著等問(wèn)題，難以從根本上解決直驅(qū)式風(fēng)電的次同步振蕩。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種基于網(wǎng)側(cè)控制回路優(yōu)化的直驅(qū)風(fēng)電次同步振蕩抑制方法，在不影響正常并網(wǎng)的基礎(chǔ)上，抑制所有次同步頻段的功率振蕩。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟：步驟一、在直驅(qū)式風(fēng)機(jī)網(wǎng)側(cè)控制回路中，通過(guò)測(cè)量獲得逆變器控制回路電流在d軸的分量igd以及的修正量igd′；步驟二、對(duì)控制回路的修正量電流igd′進(jìn)行濾波，得到電流igd′中的次同步分量igdsub；步驟三、根據(jù)濾波造成的時(shí)間延遲，相位補(bǔ)償后得到反饋至電壓外環(huán)的電壓信號(hào)usub；步驟四、搭建pi控制器，將反饋至電壓外環(huán)的電壓信號(hào)usub與直流電容電壓udc、直流參考電壓uref共同作為外環(huán)pi控制器的輸入量，進(jìn)行次同步振蕩抑制。所述的直驅(qū)式風(fēng)機(jī)為永磁直驅(qū)式風(fēng)機(jī)。所述步驟二中的濾波采用二階巴特沃斯帶通濾波器。所述二階巴特沃斯帶通濾波器的截止頻率為10hz～40hz。所述的步驟三中首先將獲得的電流次同步分量igdsub放大為k倍，得到k·igdsub；所述k的數(shù)值大小根據(jù)次同步分量的含量進(jìn)行確定。所述k的取值為5。所述步驟三中按照公式進(jìn)行相位補(bǔ)償，t1和t2的數(shù)值由濾波器的時(shí)間延時(shí)確定。所述t1的取值為0.01，t2的取值為0.001。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：通過(guò)對(duì)網(wǎng)側(cè)逆變器控制回路中的d軸電流修正量進(jìn)行濾波處理，首先得到d軸電流修正量中的次同步分量，然后將此次同步分量進(jìn)行相位補(bǔ)償，最后前饋至電壓外環(huán)，與直流電壓參考值和直流電壓實(shí)際值共同作為d軸的外環(huán)輸入信號(hào)，經(jīng)pi調(diào)節(jié)后形成d軸電流的參考值，就能消去控制環(huán)節(jié)中的次同步分量，即通過(guò)網(wǎng)側(cè)控制回路的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了對(duì)次同步振蕩的抑制。本發(fā)明對(duì)次同步振蕩的抑制無(wú)需額外的設(shè)備以及復(fù)雜的控制環(huán)節(jié)，操作過(guò)程簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，本發(fā)明能夠?qū)Ω鱾€(gè)次同步頻段的振蕩進(jìn)行抑制，適用廣泛，同時(shí)不會(huì)影響到直驅(qū)式風(fēng)電并網(wǎng)的正常運(yùn)行。附圖說(shuō)明圖1直驅(qū)式風(fēng)電單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的仿真模型圖；圖2本發(fā)明網(wǎng)側(cè)控制回路抑制次同步振蕩原理圖；圖3直驅(qū)式風(fēng)電并網(wǎng)點(diǎn)的電流波形圖；圖4本發(fā)明抑制措施作用前的電流頻譜分析圖；圖5本發(fā)明抑制措施作用后的電流頻譜分析圖；圖6風(fēng)機(jī)輸出的有功功率波形圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參見圖1，仿真系統(tǒng)模型為單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，即一臺(tái)1.6mw/0.69kv的直驅(qū)式風(fēng)機(jī)通過(guò)0.69/35kv箱變接入35kv的無(wú)窮大系統(tǒng)。詳細(xì)的仿真參數(shù)如下表所示。表1：仿真系統(tǒng)的參數(shù)仿真系統(tǒng)參數(shù)數(shù)值風(fēng)機(jī)額定容量/mw1.6風(fēng)機(jī)額定電壓/kv0.69濾波電感/h0.001變流器開關(guān)頻率/khz5聯(lián)接電阻/ω3.57聯(lián)接電感/h0.033變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)6％變壓器額定容量/mva2參見圖2，在一定工況下，直驅(qū)式風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)生了次同步振蕩，次同步頻率為13.0hz。因此，在dq坐標(biāo)系下網(wǎng)側(cè)控制回路中的逆變器電流修正量存在與次同步頻率互補(bǔ)的37.0hz的次同步分量。故通過(guò)二階的巴特沃斯帶通濾波器(截止頻率10-40hz)對(duì)其進(jìn)行濾波，得到網(wǎng)側(cè)逆變器電流修正量igd′中的次同步分量igdsub，將該電流的次同步分量igdsub放大為5倍，再對(duì)次同步分量進(jìn)行相位補(bǔ)償并轉(zhuǎn)化為電壓分量，其中t1＝0.01，t2＝0.001，最后將處理后的次同步電壓分量usub送至電壓外環(huán)的比較環(huán)節(jié)中以實(shí)現(xiàn)對(duì)次同步振蕩的抑制。為了說(shuō)明本發(fā)明方法的準(zhǔn)確性，針對(duì)直驅(qū)式風(fēng)電并網(wǎng)的單機(jī)無(wú)窮大模型進(jìn)行電磁暫態(tài)的時(shí)域仿真，在t＝2s時(shí)投入次同步的抑制措施。仿真結(jié)果表明，在0-2s時(shí)間段內(nèi)，直驅(qū)式風(fēng)電發(fā)生了頻率為13.0hz的次同步振蕩，而2s后并網(wǎng)點(diǎn)電流的次同步振蕩消失，并只含有工頻分量，并網(wǎng)點(diǎn)電流波形如圖3所示，抑制措施作用前后的電流頻譜分析分別如圖4和圖5所示。風(fēng)機(jī)輸出的有功功率在0-2s內(nèi)也存在較大的37.0hz的頻率分量，在抑制措施投入后振蕩完全消失，輸出功率穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)輸出的有功功率波形如圖6所示。本發(fā)明方法僅需要對(duì)直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的網(wǎng)側(cè)控制回路進(jìn)行改進(jìn)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)次同步振蕩的抑制功能。同時(shí)，針對(duì)不同的次同步振蕩頻率、幅值等信息，只需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況和需求，調(diào)整放大環(huán)節(jié)的倍數(shù)和補(bǔ)償環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，便可以達(dá)到抑制次同步振蕩的目的。以上實(shí)施例僅為本發(fā)明推薦的一個(gè)模擬實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)與參數(shù)并不以任何形式限制本發(fā)明。該領(lǐng)域技術(shù)人員所做的基于
發(fā)明內(nèi)容原則內(nèi)的任何修改、變更及改進(jìn)等，將不影響該發(fā)明本質(zhì)內(nèi)容，均應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12