CN106972509A - 一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略 - Google Patents
一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106972509A CN106972509A CN201710278929.4A CN201710278929A CN106972509A CN 106972509 A CN106972509 A CN 106972509A CN 201710278929 A CN201710278929 A CN 201710278929A CN 106972509 A CN106972509 A CN 106972509A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grid
- wind power
- drive wind
- side control
- direct
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
-
- H02J3/386—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略，包括：步骤一、在网侧控制回路中，测量获得逆变器触发电压的d轴分量Ud；步骤二、对Ud进行滤波，得到Ud中的次同步分量Udsub；步骤三、根据电压次同步分量在滤波时的时间延迟，进行相位补偿，得到Usub；步骤四、搭建PI控制器，将Usub前馈至电压外环的比较环节，与直流电容电压Udc和直流参考电压Uref一起作为外环PI控制器的输入量，实现网侧回路的控制。本发明实现了对次同步振荡的抑制，无需额外的设备和复杂的控制环节，经济简单。此外，该方法能够针对各个次同步频段的振荡进行抑制，具有普遍的适用性，同时不会影响到直驱式风电并网的正常运行。
Description
技术领域
本发明属于电力系统领域，涉及风电并网运行与控制技术，具体涉及一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略。
背景技术
目前，风电大规模集中式并网外送已经成为最为广泛的风电外送形式，直驱式风机凭借其结构简单、高效率和高可靠性等优点逐渐成为主流的机型之一。直驱式风机通过背靠背的PWM变流器接入电网，不能显著地提供系统的惯性，故直驱式风机与弱交流电网相互作用时，系统中时有发生次同步频率范围(2～50Hz)的功率振荡。
直驱式风电并网发生的次同步振荡与传统的次同步振荡不同，它是一种电磁功率的振荡，并不涉及到转子轴系的扭振。因此，传统的以提取并利用转速信号中次同步分量为基础的抑制措施并不能适用于直驱式风电次同步振荡的抑制。直驱式风电发生次同步振荡的内在机理并不十分明确，直驱式风机并网发生次同步振荡的频率范围也难以预测。目前的次同步振荡抑制措施一般通过对SVG或SVC的控制产生抑制次同步振荡的电流，并将其注入系统以消除次同步振荡，但这些抑制措施一般需要昂贵的设备和复杂的控制，同时也存在着控制策略不匹配、响应慢和效果不显著等问题，难以从根本上解决直驱式风电的次同步振荡。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略，在不影响直驱式风机正常并网的基础上，抑制所有次同步频段的功率振荡。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
步骤一、在网侧控制回路中，测量获得逆变器触发电压的d轴分量Ud；
步骤二、对Ud进行滤波，得到Ud中的次同步分量Udsub；
步骤三、根据电压次同步分量在滤波时的时间延迟，进行相位补偿，得到Usub；
步骤四、搭建PI控制器，将Usub前馈至电压外环的比较环节，与直流电容电压Udc和直流参考电压Uref一起作为外环PI控制器的输入量，实现网侧回路的控制。
所述的步骤二通过二阶巴特沃斯带通滤波器对Ud进行滤波。
所述二阶巴特沃斯带通滤波器的截止频率为10Hz-40Hz。
步骤三中首先将次同步分量Udsub放大为k倍得到k·Udsub，k根据次同步分量的含量确定。
所述k的数值取5。
所述的步骤三中相位补偿T1和T2的数值由带通滤波器造成的时间延时确定。
所述T1的取值为0.01，T2的取值为0.001。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：通过对网侧逆变器的触发电压进行滤波处理，能够得到触发电压中的次同步电压分量，再利用相位补偿环节消去由滤波处理环节给次同步电压分量造成的相位延迟，最后将该次同步电压分量前馈至电压外环，与直流电压参考值和直流电压实际值共同作为d轴的外环输入信号，经PI调节后形成d轴电流的参考值，即能够消去控制环节中的次同步分量。本发明控制策略无需额外的设备和复杂的控制环节，操作过程经济简单。此外，本发明方法能够针对各个次同步频段的振荡进行抑制，具有普遍的适用性，同时也不会影响到直驱式风电并网的正常运行。
附图说明
图1直驱式风电单机无穷大系统的仿真模型图；
图2本发明网侧控制策略框图；
图3直驱式风电并网点的电流波形图；
图4抑制措施作用前的电流频谱分析图；
图5抑制措施作用后的电流频谱分析图；
图6风机输出有功功率的波形图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，仿真系统模型为单机无穷大系统，即一台1.6MW/0.69kV的直驱式风机通过0.69/35kV箱变接入35kV的无穷大系统，详细的仿真参数如下表所示。
表1：仿真系统的参数
| 仿真系统参数 | 数值 |
| 风机额定容量/MW | 1.6 |
| 风机额定电压/kV | 0.69 |
| 滤波电感/H | 0.001 |
| 变流器开关频率/kHz | 5 |
| 联接电阻/Ω | 3.57 |
| 联接电感/H | 0.033 |
| 变压器短路电压百分数 | 6％ |
| 变压器额定容量/MVA | 2 |
参见图2，在一定工况下，直驱式风电并网运行中发生了次同步振荡，次同步频率为17.5Hz。因此，在dq坐标系下网侧控制回路中的逆变器触发电压存在与次同步频率互补的32.5Hz的次同步分量。故通过二阶的巴特沃斯带通滤波器(截止频率10-40Hz)对其进行滤波，得到网侧逆变器触发电压Ud中的次同步分量Udsub，将该电压的次同步分量Udsub放大为5倍，再对次同步分量进行相位补偿，其中T1＝0.01，T2＝0.001，最后将处理后的次同步电压分量Usub送至电压外环的比较环节中以实现对次同步振荡的抑制。
为了说明本发明方法的准确性，针对直驱式风电并网的单机无穷大模型进行电磁暂态的时域仿真，在t＝2s时投入次同步的抑制措施。仿真结果表明，在0-2s时间段内，直驱式风电发生了频率为17.43Hz的次同步振荡，2s后并网点电流的次同步振荡消失，并只含有工频分量，并网点电流波形如图3所示，抑制措施作用前后的电流频谱分析分别如图4和图5所示。
风机输出的有功功率在0-2s内也存在较大的32.5Hz的频率分量，在抑制措施投入后振荡完全消失，输出功率稳定，风机输出的有功功率波形如图6所示。
本发明方法仅需要对网侧控制回路进行改进，就能够实现对次同步振荡的抑制功能。同时，针对不同的次同步振荡频率、幅值等信息，只需要结合现场工况和需求，调整放大环节的倍数和补偿环节的时间常数，便能够达到抑制次同步振荡的目的。
以上实施例仅为本发明推荐的一个模拟实施例，其结构与参数并不以任何形式限制本发明。该领域技术人员所做的基于发明内容原则内的任何修改、变更及改进等，将不影响该发明本质内容，均应在本发明的权利保护范围内。
Claims (7)
1.一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在网侧控制回路中，测量获得逆变器触发电压的d轴分量Ud；
步骤二、对Ud进行滤波，得到Ud中的次同步分量Udsub；
步骤三、根据电压次同步分量在滤波时的时间延迟，进行相位补偿，得到Usub；
步骤四、搭建PI控制器，将Usub前馈至电压外环的比较环节，与直流电容电压Udc和直流参考电压Uref一起作为外环PI控制器的输入量，实现网侧回路的控制。
2.根据权利要求1所述抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略，其特征在于：所述的步骤二通过二阶巴特沃斯带通滤波器对Ud进行滤波。
3.根据权利要求2所述抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略，其特征在于：所述二阶巴特沃斯带通滤波器的截止频率为10Hz-40Hz。
4.根据权利要求1所述抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略，其特征在于：所述的步骤三中首先将次同步分量Udsub放大为k倍得到k·Udsub，k根据次同步分量的含量确定。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述k的数值取5。
6.根据权利要求1所述抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略，其特征在于：所述的步骤三中相位补偿T1和T2的数值由带通滤波器造成的时间延时确定。
7.根据权利要求6所述抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略，其特征在于：所述T1的取值为0.01，T2的取值为0.001。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710278929.4A CN106972509A (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710278929.4A CN106972509A (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106972509A true CN106972509A (zh) | 2017-07-21 |
Family
ID=59332619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710278929.4A Pending CN106972509A (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106972509A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108199394A (zh) * | 2018-02-23 | 2018-06-22 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 风电机组的次同步振荡抑制方法及装置 |
| WO2019128038A1 (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 次同步抑制方法、装置及变流器的控制器 |
| CN111769573A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-13 | 华北电力大学 | 基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法及系统 |
| CN112186758A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-05 | 西安热工研究院有限公司 | 一种自适应捕捉频点的直驱风电机组次同步振荡抑制方法 |
| CN116845922A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-10-03 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 抑制风机次同步振荡的直流侧耗能装置控制方法及设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101552468A (zh) * | 2009-01-13 | 2009-10-07 | 南方电网技术研究中心 | 抑制次同步振荡的阻尼控制器及其控制方法 |
| CN204230896U (zh) * | 2014-10-17 | 2015-03-25 | 国网青海省电力公司经济技术研究院 | 一种用于抑制次同步振荡的光伏并网附加控制器装置 |
| CN106505592A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-15 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种抑制次同步振荡的柔性直流附加控制方法 |
-
2017
- 2017-04-25 CN CN201710278929.4A patent/CN106972509A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101552468A (zh) * | 2009-01-13 | 2009-10-07 | 南方电网技术研究中心 | 抑制次同步振荡的阻尼控制器及其控制方法 |
| CN204230896U (zh) * | 2014-10-17 | 2015-03-25 | 国网青海省电力公司经济技术研究院 | 一种用于抑制次同步振荡的光伏并网附加控制器装置 |
| CN106505592A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-03-15 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种抑制次同步振荡的柔性直流附加控制方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019128038A1 (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 次同步抑制方法、装置及变流器的控制器 |
| US11296629B2 (en) | 2017-12-29 | 2022-04-05 | Beijing Goldwind Science & Creation Windpower Equipment Co., Ltd. | Method, device for sub synchronous oscillation suppression and controller for converter |
| CN108199394A (zh) * | 2018-02-23 | 2018-06-22 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 风电机组的次同步振荡抑制方法及装置 |
| CN108199394B (zh) * | 2018-02-23 | 2019-09-24 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 风电机组的次同步振荡抑制方法及装置 |
| CN111769573A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-13 | 华北电力大学 | 基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法及系统 |
| CN112186758A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-05 | 西安热工研究院有限公司 | 一种自适应捕捉频点的直驱风电机组次同步振荡抑制方法 |
| CN112186758B (zh) * | 2020-09-28 | 2022-12-09 | 西安热工研究院有限公司 | 一种自适应捕捉频点的直驱风电机组次同步振荡抑制方法 |
| CN116845922A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-10-03 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 抑制风机次同步振荡的直流侧耗能装置控制方法及设备 |
| CN116845922B (zh) * | 2023-07-10 | 2024-10-11 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 抑制风机次同步振荡的直流侧耗能装置控制方法及设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110429611B (zh) | 一种静止无功补偿器序阻抗建模及控制参数调整方法 | |
| WO2018000733A1 (zh) | 双馈风机次同步谐振硬件在环测试系统及方法 | |
| CN106972509A (zh) | 一种抑制直驱式风电次同步振荡的网侧控制策略 | |
| CN106972511B (zh) | 基于网侧控制回路优化的直驱风电次同步振荡抑制方法 | |
| CN109995052A (zh) | 次同步抑制方法、装置及变流器的控制器 | |
| CN109617121B (zh) | 一种针对次同步振荡的风电并网系统安全运行方法及系统 | |
| CN105098803B (zh) | 基于statcom的风电场次同步与低频振荡抑制方法 | |
| CN106786674B (zh) | 双馈风机-串补输电系统次同步谐振抑制方法及装置 | |
| CN102684209A (zh) | 利用风机附加控制器提高火电机组sso阻尼的方法 | |
| CN112671009B (zh) | 附加阻尼控制器的双馈风机次同步振荡抑制方法 | |
| CN110661273A (zh) | 一种抑制低频振荡和次同步振荡的阻尼控制方法及系统 | |
| CN109217371A (zh) | 考虑锁相环影响的电压源型变流器并网系统稳定性分析方法、装置及系统 | |
| CN204230896U (zh) | 一种用于抑制次同步振荡的光伏并网附加控制器装置 | |
| CN104201716A (zh) | 一种基于可控电流源的机电暂态简化模型建立方法 | |
| CN112688337A (zh) | 一种基于静止无功发生器的光伏并网系统次同步振荡抑制方法 | |
| CN105680460A (zh) | 双馈风电场次同步相互作用抑制实现方法 | |
| CN106877383B (zh) | 一种变速风电机组低电压穿越能力仿真模型调整方法 | |
| CN108321841A (zh) | 宽频转子附加阻尼的双馈风电机组次同步振荡抑制方法 | |
| CN104410084B (zh) | 一种控制风电场串补输电系统次同步谐振的方法 | |
| CN109861245A (zh) | 一种超导磁储能抑制风电经串补送出系统次同步振荡方法与控制系统 | |
| CN105226677B (zh) | 一种抑制风电场串补输电系统次同步谐振的控制方法 | |
| CN103326382A (zh) | 基于statcom的次同步振荡反振荡抑制系统及方法 | |
| CN108233397A (zh) | 一种光伏发电抑制低频振荡的控制方法及系统 | |
| CN111245013B (zh) | 基于多支路阻抗重塑的dfig次同步振荡抑制方法 | |
| CN106406272A (zh) | 一种风电场中静止无功发生器的控制器性能测试方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170721 |