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CN113922372B - 一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法及装置 - Google Patents

一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法及装置 Download PDF

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CN113922372B CN202111196886.8A CN202111196886A CN113922372B CN 113922372 B CN113922372 B CN 113922372B CN 202111196886 A CN202111196886 A CN 202111196886A CN 113922372 B CN113922372 B CN 113922372B
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Abstract

本发明公开了一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法及装置，包括：对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型；根据高频简化阻抗模型，设置延时影响系数；根据延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；根据预定截止频率、计算矩阵、WFVSC侧电压外环控制器和WFVSC侧交流输出电压，计算第一虚拟阻抗、第二虚拟阻抗和前馈项；将第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，以对双馈风电接入柔直系统进行高频振荡抑制。

Description

一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法及装置
技术领域
本申请涉及新能源并网控制技术领域，尤其涉及一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法及装置。
背景技术
随着风、光等新能源的发展，新能源装机占比将逐步占据主导地位。基于双馈感应发电机(doubly fed induction generator，DFIG)的风电系统由于具有变换器容量小、功率灵活可调等优点，成为风电领域的主流机型。基于电压源换流器(voltage sourceconverter，VSC)的柔性高压直流输电系统(high voltage direct current，HVDC)具有可靠性好、谐波含量低等优点，越来越多地应用于大规模海上风电或偏远地区新能源输送系统中。
然而，近年来国内外也报道了多起风电柔直互联系统高频振荡事故，例如德国北海海上风电场经柔性直流输电时，面临100Hz～1000Hz振荡风险。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
基于无锁相环直接功率控制的双馈风电系统虽然改善了低频性能，降低了其接入VSC-HVDC系统低频振荡风险，但其高频稳定性同样需要研究以在宽频带范围内提升风电柔直互联系统的稳定性。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法及装置，以解决相关技术中存在的双馈风电接入柔直系统不稳定的技术问题。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法，包括：
对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型；
根据所述高频简化阻抗模型，设置延时影响系数；
根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；
根据预定截止频率和所述计算矩阵，计算第一虚拟阻抗；
根据预定截止频率和WFVSC侧电压外环控制器，计算第二虚拟阻抗；
根据预定截止频率和WFVSC侧交流输出电压，计算前馈项；
将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，以对双馈风电接入柔直系统进行高频振荡抑制。
进一步地，对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型，包括：
在高频段对所述无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行等效简化，得到无锁相环直接功率控制DFIG高频简化阻抗模型；
其中，无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型的表达式如下：
其中，YDFIG为基于无锁相环直接功率控制的DFIG导纳，Ypp，Ypn，Ynp，Ynn分别为无锁相环直接功率控制的DFIG导纳的四个元素，Ispn和Uspn为正负序下的定子电流和电子电压；U、I分别表示电压、电流矢量；下标dq代表两相旋转虚拟dq坐标系，下标s代表定子参数；E代表单位矩阵，下标p、n分别代表正序和负序分量；G1、G2、G3表示DFIG系统模型中电磁量之间运算矩阵；Gd表示延时传递矩阵，延时时间为1.5倍开关周期；Gipn表示定子电流到转子电压的传递函数矩阵；Gupn表示定子电压到转子电压的传递函数矩阵；Ls、Lm分别代表定子绕组等效自感、定转子绕组互感；
简化后得到的所述无锁相环直接功率控制DFIG高频简化阻抗模型的表达式如下：
进一步地，根据所述DFIG高频简化阻抗模型，设置延时影响系数，包括；
根据所述DFIG高频简化阻抗模型，推出延时影响系数由功率环比例系数、稳态机端输出电流和稳态机端电压共同决定；
根据所述功率环比例系数、稳态机端输出电流和稳态机端电压，设置延时影响系数表达式如下：
Kcdic＝1.5kpSIs0/Us0。
进一步地，根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵，包括：
分别获取DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中的第一参数；
对所述第一参数和延时影响系数的第二参数进行对比；
当所述第一参数与第二参数吻合时，选择对应的矩阵作为计算矩阵。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制装置，包括：
简化模块，用于对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型；
设置模块，用于根据所述高频简化阻抗模型，设置延时影响系数；
选择模块，用于根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；
第一计算模块，用于根据预定截止频率和所述计算矩阵，计算第一虚拟阻抗；
第二计算模块，用于根据预定截止频率和WFVSC侧电压外环控制器，计算第二虚拟阻抗；
第三计算模块，用于根据预定截止频率和WFVSC侧交流输出电压，计算前馈项；
添加模块，用于将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，以对双馈风电接入柔直系统进行高频振荡抑制。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本申请通过对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，设置延时影响系数，根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；根据预定截止频率、所述计算矩阵、WFVSC侧电压外环控制器和WFVSC侧交流输出电压，计算第一虚拟阻抗、第二虚拟阻抗和前馈项，通过将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，避免了控制延时导致的WFVSC和无锁相环直接功率控制的双馈风电高频阻抗相位跳变问题，使得WFVSC交流端口阻抗和无锁相环直接功率控制的双馈风电阻抗在高频呈现无源特性，避免了控制延时引起的互联系统高频相位裕度不足问题，提升了双馈风电接入柔直系统高频稳定性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的VSC-HVDC接入双馈风电场系统简化结构图。
图3是根据一示例性实施例示出的基于无锁相环直接功率控制的DFIG系统阻抗解析模型和扫频结果。
图4是根据一示例性实施例示出的WFVSC和基于无锁相环直接功率控制的双馈风电等效SISO阻抗阻抗伯德图。图中ZWF代表双馈风电阻抗，ZVSC-HVDC代表柔直送端换流站WFVSC交流侧阻抗。
图5是根据一示例性实施例示出的不同电压控制比例系数kpu·kpi下WFVSC 和双馈风电阻抗伯德图。
图6是根据一示例性实施例示出的不同延时影响系数Kcdic下WFVSC和双馈风电阻抗伯德图。
图7是根据一示例性实施例示出的添加第一虚拟阻抗、第二虚拟阻抗和前馈项之后的WFVSC控制框图。
图8是根据一示例性实施例示出的添加第一虚拟阻抗、第二虚拟阻抗和前馈项之后的DFIG系统控制图。
图9是根据一示例性实施例示出的添加第一虚拟阻抗、第二虚拟阻抗和前馈项前后双馈风电接入柔直系统阻抗伯德图。
图10是根据一示例性实施例示出的采用本发明所提出的双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法运行性能仿真结果。
图11是根据一示例性实施例示出的一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制装置的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
图1是根据一示例性实施例示出的一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法的流程图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S11：对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型；
步骤S12：根据所述高频简化阻抗模型，设置延时影响系数；
步骤S13：根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；
步骤S14：根据预定截止频率和所述计算矩阵，计算第一虚拟阻抗；
步骤S15：根据预定截止频率和WFVSC侧电压外环控制器，计算第二虚拟阻抗；
步骤S16：根据预定截止频率和WFVSC侧交流输出电压，计算前馈项；
步骤S17：将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，以对双馈风电接入柔直系统进行高频振荡抑制。
由上述实施例可知，本申请通过对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，设置延时影响系数，根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；根据预定截止频率、所述计算矩阵、WFVSC侧电压外环控制器和WFVSC侧交流输出电压，计算第一虚拟阻抗、第二虚拟阻抗和前馈项，通过将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，避免了控制延时导致的WFVSC和无锁相环直接功率控制的双馈风电高频阻抗相位跳变问题，使得WFVSC交流端口阻抗和无锁相环直接功率控制的双馈风电阻抗在高频呈现无源特性，避免了控制延时引起的互联系统高频相位裕度不足问题，提升了互联系统高频稳定性。
图2是根据一示例性实施例示出的VSC-HVDC接入双馈风电场系统简化结构图。风电场由50台2MW的双馈风电机组组成，每台DFIG通过0.69/35kV 变压器汇到本地35kV交流母线上。经过一个集中式变压器，35kV的交流电压被升到110kV并接入到风场侧换流站(wind farm side VSC，WFVSC)。
在步骤S11的具体实施中，对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型；
具体地，在高频段对所述无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行等效简化，得到无锁相环直接功率控制DFIG高频简化阻抗模型；
其中，无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型的表达式如下：
其中，YDFIG为基于无锁相环直接功率控制的DFIG导纳，Ypp，Ypn，Ynp，Ynn分别为无锁相环直接功率控制的DFIG导纳的四个元素，Ispn和Uspn为正负序下的定子电流和电子电压；U、I分别表示电压、电流矢量；下标dq代表两相旋转虚拟dq坐标系，下标s代表定子参数；E代表单位矩阵，下标p、n分别代表正序和负序分量。G1、G2、G3表示DFIG系统模型中电磁量之间运算矩阵；Gd表示延时传递矩阵，延时时间为1.5倍开关周期；Gipn表示定子电流到转子电压的传递函数矩阵；Gupn表示定子电压到转子电压的传递函数矩阵；Ls、Lm分别代表定子绕组等效自感、定转子绕组互感；
简化后得到的所述无锁相环直接功率控制DFIG高频简化阻抗模型的表达式如下：
具体地，其中，G1、G2、G3、Gd、Gipn和Gupn的表达式如下：
其中，Rs、Rr分别代表定子电阻、转子电阻；kiS代表功率控制器的积分系数；fd代表DFIG变流器开关频率；上标*代表共轭；
由于本发明主要针对高频振荡进行分析抑制，在高频段，可作以下等效简化：忽略Rr，并认为Lm/Ls≈1，将PI控制器近似等效为比例控制器，同时认为 G1/Ls≈0，G2G3≈1/Lrσ，进而可以得到高频DFIG系统简化阻抗模型：
通过得到所述高频简化模型，可以简化分析，更容易找出影响高频阻抗特性和稳定性的关键因素。
在步骤S12的具体实施中，根据所述高频简化阻抗模型，设置延时影响系数；具体地，此步骤包括以下子步骤：
步骤S21：根据所述DFIG高频简化阻抗模型，推出延时影响系数由功率环比例系数、稳态机端输出电流和稳态机端电压共同决定；
具体地，定子电流到转子电压的传递函数矩阵Gipn受控制延时的影响，对双馈风电导纳矩阵四个元素的分母项都产生影响，然而，在高频由于kpS远小于 (s-jωr)Lrσ，因此，Gipn对DFIG高频阻抗的影响可以忽略不计。定子电压到转子电压的传递函数矩阵Gupn为非对角矩阵，因此导致了DFIG导纳矩阵非主对角元素Ypn和Ynp不为0，即导致频率耦合的出现，同时，收到控制延时的影响，频率耦合项Ypn和Ynp在高频相位周期性地跳变。
步骤S22：根据所述功率环比例系数、稳态机端输出电流和稳态机端电压，设置延时影响系数表达式如下：
Kcdic＝1.5kpSIs0/Us0
具体地，通过对比Ypn/Ypp和Ynp/Ynn的比值可以发现，所述高频简化阻抗模型导纳矩阵四个元素非主对角元素和主对角元素的比值均为延时影响系数，而延时影响系数的大小决定了Ypn和Ynp阻抗特性相位跳变的程度，进而决定了所述高频简化阻抗模型折算到等效单输入单输出阻抗模型相位跳变的程度。
在步骤S13的具体实施中，根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；
参见图3，DFIG系统导纳矩阵非对角元素幅值并不会随着频率增大而远小于导纳矩阵主对角元素幅值，故基于无锁相环直接功率控制的双馈风电机组在宽频带范围内都具有强频率耦合特性。DFIG系统导纳矩阵非主对角线元素Ypn和Ynp在高频受到控制延时在电压前馈项的作用而导致了相频特性周期性变化。综上，由于控制延时的影响，使得基于无锁相环直接功率控制的双馈风电在高频不再呈现无源特性，导纳矩阵非对角线元素相位周期性地跳变，可能会导致风电接入柔直系统的高频稳定性问题。
根据VSC-HVDC送端换流站交流端口正负序阻抗模型和无锁相环直接功率控制DFIG高频正负序简化阻抗模型建立互联系统等效单输入单输出阻抗模型；根据以下基于交流电压控制的柔直送端换流站交流端口高频正序阻抗模型得到送端换流站交流端口负序阻抗模型和无锁相环直接功率控制双馈风电等效SISO 阻抗模型：
由所述等效SISO阻抗模型可以绘制SISO阻抗伯德图，根据所述SISO阻抗伯德图可以分析互联系统高频振荡发生机理。参见图4，由于控制延时在 WFVSC电压前馈和电压控制环的影响使柔直送端换流站交流端口阻抗相位高频周期性地跳变，其跳变大小受电压控制比例系数kpu·kpi影响，参见图5，随着电压控制比例系数kpu·kpi增大，WFVSC阻抗相位跳变幅度增大，互联系统相位裕度降低；控制延时在无锁相环直接功率控制DFIG电压前馈项Gupn的影响使得DFIG等效SISO阻抗相位在高频跳变，相位跳变程度由延时影响系数Kcdic决定，参见图6，随着kpS的增大，双馈风电等效SISO阻抗高频相位跳变幅度增大，互联系统相位裕度降低。
综合上述分析可得，由于控制延时在WFVSC的电压前馈和电压控制环上的作用以及控制延时在双馈风电电压前馈上的作用，使得WFVSC交流侧阻抗以及双馈风电阻抗在高频不再呈现无源特性，而是出现相位的跳变，出现负阻区域，进而使得互联系统面临相位裕度不足而失稳的风险。因此可知，控制延时是影响风电柔直互联系统高频稳定性的关键因素，因此为避免延时导致 WFVSC和双馈风电高频相位跳变进而引起互联系统相位裕度不足而失稳，需要引入延时消除环节抵消控制延时在高频的影响。
具体地，此步骤包括以下子步骤：
步骤S31：分别获取DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中的第一参数；
步骤S32：对所述第一参数和延时影响系数的第二参数进行对比；
步骤S33：当所述第一参数与第二参数吻合时，选择对应的矩阵作为计算矩阵。
在步骤S31-S33的具体实施中，可以得出与所述延时影响系数相对应的矩阵为定子电压到转子电压的传递函数矩阵，因此选择定子电压到转子电压的传递函数矩阵作为计算矩阵，所述计算矩阵用于后续与延时影响系数一同计算第一虚拟阻抗。
在步骤S14的具体实施中，根据预定截止频率和所述计算矩阵，计算第一虚拟阻抗；
具体地，根据以下公式计算第一虚拟阻抗Zv：
其中，Gupn为定子电压到转子电压的传递函数矩阵，s为拉普拉斯算子，ωL为预定截止频率，在本实施例中，所述截止频率ωL设为200Hz。通过加入所述第一虚拟阻抗，可以将延时影响系数的影响抵消掉，避免延时引起的DFIG阻抗在高频的相位跳变，进而导致稳定性问题，设置截止频率为了避免对DFIG基频控制产生影响。
在步骤S15的具体实施中，根据预定截止频率和WFVSC侧电压外环控制器，计算第二虚拟阻抗；
具体地，根据以下公式计算第二虚拟阻抗Zu：
其中，Hu(s)为WFVSC侧电压外环控制器，s为拉普拉斯算子，ωL为预定截止频率，在本实施例中，所述截止频率ωL设为200Hz。通过加入所述第二虚拟阻抗，可以将延时的影响抵消掉，避免延时作用在WFVSC电压控制环上引起的相位跳变，进而导致稳定性问题，设置截止频率为了避免对DFIG基频控制产生影响。
在步骤S16的具体实施中，根据预定截止频率和WFVSC侧交流输出电压，计算前馈项；
具体地，根据以下公式计算前馈项Gu：
其中，Uvdq为WFVSC侧交流输出电压，s为拉普拉斯算子，ωL为预定截止频率，在本实施例中，所述截止频率ωL设为200Hz。通过加入所述前馈项，可以将延时的影响抵消掉，避免延时作用在WFVSC电压前馈项上引起的相位跳变，进而导致稳定性问题，设置截止频率为了避免对DFIG基频控制产生影响。
在步骤S17的具体实施中，将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC 侧电流内环的前馈项，以对双馈风电接入柔直系统进行高频振荡抑制。
通过加入所述的第一虚拟阻抗、第二虚拟阻抗和前馈项，消除了控制延时造成的互联系统高频阻抗相位跳变的特性，使得互联系统高频阻抗呈现近期无源特性，降低了发生高频振荡的风险。
图7为加入阻抗重塑环节后的WFVSC控制框图，图中U*vdq、U vdq、I*vdq、 I vdq分别为WFVSC交流侧输出电压参考值、输出电压、输出电流参考值、输出电流，U cdq为WFVSC交流侧三相电压。Gfh和Gfl分别为s/(s+ωL)以及ωL/(s+ωL)。WFVSC控制由电压外环和电流外环组成，电压调节器的输出作为电流调节器的参考值，为了消除控制延时对高频阻抗特性的影响，引入了虚拟阻抗Zu，同时在电流环电压前馈通入引入Gfl。
图8为加入阻抗重塑环节后的DFIG系统控制图，图中P*s、Q*s、Ps、Qs分别为DFIG机侧有功功率参考、无功功率参考、有功功率实际值、无功功率实际值，Usabc、Isabc、Usdq、Isdq分别代表DFIG系统机侧三相电压、三相电流、虚拟dq坐标系下电压、虚拟dq坐标系下电流，θ1＝ω1t为虚拟相位角，θr为转子相位角，SVM为空间矢量调制，Udc代表双馈系统变流器直流侧电压。功率控制器的输出乘上电压矩阵Usdq/U2 s加上本发明所涉及的基于延时消除的阻抗重塑环节Usdq·Zv即可得到DFIG系统转子电压参考值。
图9为阻抗重塑前后互联系统阻抗伯德图。从图中可以看出，在阻抗重塑前，互联系统幅频特性曲线相交于1192Hz处，且交点处相位差达到了181°。存在高频振荡风险，在添加本发明所述的基于延时消除的阻抗重塑方法后，WFVSC和双馈风电阻抗在高频不再受控制延时的影响出现相位的跳变，呈现近似无源的电感阻抗特性，互联系统高频振荡得到有效的抑制。
图10为采用本发明所提出的基于延时消除的阻抗重塑方法运行性能仿真结果，在0.1s时，振荡抑制方法使能，互联系统进入稳定状态，高频谐振得到有效抑制。进一步地，为了评估振荡抑制方法对基频控制性能的影响，图9中在 0.3s将风电机组输出功率指令从额定值突变至0.5倍额定值，结果表明在使能振荡抑制方法后系统动态性能依然良好，互联系统稳定。
与前述的双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法的实施例相对应，本申请还提供了双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制装置的实施例。
图11是根据一示例性实施例示出的一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制装置框图。参照图11，该装置包括：
简化模块21，用于对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型；
设置模块22，用于根据所述高频简化阻抗模型，设置延时影响系数；
选择模块23，用于根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；
第一计算模块24，用于根据预定截止频率和所述计算矩阵，计算第一虚拟阻抗；
第二计算模块25，用于根据预定截止频率和WFVSC侧电压外环控制器，计算第二虚拟阻抗；
第三计算模块26，用于根据预定截止频率和WFVSC侧交流输出电压，计算前馈项；
添加模块27，用于将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，以对双馈风电接入柔直系统进行高频振荡抑制。关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
相应的，本申请还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法。
相应的，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如上述的双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制方法，其特征在于，包括：
对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型；
根据所述高频简化阻抗模型，设置延时影响系数；
根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；
根据预定截止频率和所述计算矩阵，计算第一虚拟阻抗；
根据预定截止频率和WFVSC侧电压外环控制器，计算第二虚拟阻抗；
根据预定截止频率和WFVSC侧交流输出电压，计算前馈项；
将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，以对双馈风电接入柔直系统进行高频振荡抑制；
其中，对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型，包括：
在高频段对所述无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行等效简化，得到无锁相环直接功率控制DFIG高频简化阻抗模型；
其中，无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型的表达式如下：
其中，YDFIG为基于无锁相环直接功率控制的DFIG导纳，Ypp，Ypn，Ynp，Ynn分别为无锁相环直接功率控制的DFIG导纳的四个元素，Ispn和Uspn为正负序下的定子电流和电子电压；U、I分别表示电压、电流矢量；下标dq代表两相旋转虚拟dq坐标系，下标s代表定子参数；E代表单位矩阵，下标p、n分别代表正序和负序分量；G1、G2、G3表示DFIG系统模型中电磁量之间运算矩阵；Gd表示延时传递矩阵，延时时间为1.5倍开关周期；Gipn表示定子电流到转子电压的传递函数矩阵；Gupn表示定子电压到转子电压的传递函数矩阵；Ls、Lm分别代表定子绕组等效自感、定转子绕组互感；
简化后得到的所述无锁相环直接功率控制DFIG高频简化阻抗模型的表达式如下：
其中，根据所述DFIG高频简化阻抗模型，设置延时影响系数，包括；
根据所述DFIG高频简化阻抗模型，推出延时影响系数由功率环比例系数、稳态机端输出电流和稳态机端电压共同决定；
根据所述功率环比例系数、稳态机端输出电流和稳态机端电压，设置延时影响系数表达式如下：
Kcdic＝1.5kpSIs0/Us0。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵，包括：
分别获取DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中的第一参数；
对所述第一参数和延时影响系数的第二参数进行对比；
当所述第一参数与第二参数吻合时，选择对应的矩阵作为计算矩阵。
3.一种双馈风电接入柔直系统高频振荡抑制装置，其特征在于，包括：
简化模块，用于对无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行简化，得到高频简化阻抗模型；
设置模块，用于根据所述高频简化阻抗模型，设置延时影响系数；
选择模块，用于根据所述延时影响系数，从DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中进行选择，得到计算矩阵；
第一计算模块，用于根据预定截止频率和所述计算矩阵，计算第一虚拟阻抗；
第二计算模块，用于根据预定截止频率和WFVSC侧电压外环控制器，计算第二虚拟阻抗；
第三计算模块，用于根据预定截止频率和WFVSC侧交流输出电压，计算前馈项；
添加模块，用于将所述第一虚拟阻抗添加到DFIG转子电压参考值，将所述第二虚拟阻抗添加到WFVSC侧电流内环，将所述前馈项作为WFVSC侧电流内环的前馈项，以对双馈风电接入柔直系统进行高频振荡抑制；
其中，所述简化模块包括：
简化子模块，用于在高频段对所述无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型进行等效简化，得到无锁相环直接功率控制DFIG高频简化阻抗模型；
其中，无锁相环直接功率控制DFIG系统阻抗模型的表达式如下：
其中，YDFIG为基于无锁相环直接功率控制的DFIG导纳，Ypp，Ypn，Ynp，Ynn分别为无锁相环直接功率控制的DFIG导纳的四个元素，Ispn和Uspn为正负序下的定子电流和电子电压；U、I分别表示电压、电流矢量；下标dq代表两相旋转虚拟dq坐标系，下标s代表定子参数；E代表单位矩阵，下标p、n分别代表正序和负序分量；G1、G2、G3表示DFIG系统模型中电磁量之间运算矩阵；Gd表示延时传递矩阵，延时时间为1.5倍开关周期；Gipn表示定子电流到转子电压的传递函数矩阵；Gupn表示定子电压到转子电压的传递函数矩阵；Ls、Lm分别代表定子绕组等效自感、定转子绕组互感；
简化后得到的所述无锁相环直接功率控制DFIG高频简化阻抗模型的表达式如下：
其中，所述设置模块包括；
推导子模块，用于根据所述DFIG高频简化阻抗模型，推出延时影响系数由功率环比例系数、稳态机端输出电流和稳态机端电压共同决定；
设置子模块，用于根据所述功率环比例系数、稳态机端输出电流和稳态机端电压，设置延时影响系数表达式如下：
Kcdic＝1.5kpSIs0/Us0。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述选择模块包括：
获取子模块，用于分别获取DFIG侧的电磁量之间运算矩阵、延时传递矩阵、定子电流到转子电压的传递函数矩阵和定子电压到转子电压的传递函数矩阵中的第一参数；
对比子模块，用于对所述第一参数和延时影响系数的第二参数进行对比；
选择子模块，用于当所述第一参数与第二参数吻合时，选择对应的矩阵作为计算矩阵。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-2任一项所述的方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一项所述方法的步骤。
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