基于改进SVG阻抗抑制双馈风电场振荡的方法及系统

本发明涉及新能源系统控制，具体涉及一种基于改进svg阻抗抑制双馈风电场振荡的方法及系统。

背景技术：

1、随着风电并网规模的不断扩大，其对传统电网的稳定运行构成了显著挑战，电网的运行特性相较于传统电网发生很大变化。特别是在含有静止无功发生器(static vargenerator，svg)的双馈风电场中，高比例的电力电子化设备带来了较高的潜在振荡风险，在接入不同强弱程度的电网或者系统发生故障时，容易导致风电场产生各种频率的次同步振荡现象，对风电场的并网稳定性构成严重威胁。

2、这种潜在振荡风险主要源于svg设备在次同步频段内的负阻抗特性，该特性会在风电机侧产生叠加效应。由于电力电子器件之间的强相互影响作用，以及等值风电场与并网svg设备之间的非同步协调控制方法，一旦网侧发生故障或线路补偿参数发生变化，风电场与svg设备之间的共同作用会加剧振荡现象，导致风电场内机组之间的振荡幅值进一步增大。

3、在风电并网规模不断扩大的背景下，尽管风电场内机组的振荡现象已经得到了广泛的研究，但svg设备与机组间潜在的振荡风险依然不容忽视。为了确保风电场的稳定运行，深入研究svg设备与风电场之间的振荡机理，并设计出有效的振荡抑制方法显得尤为重要。

4、因此，如何抑制svg设备与风电场之间的振荡，已成为当前本领域技术人员亟待攻克的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于改进svg阻抗抑制双馈风电场振荡的方法及系统，以克服现有技术中svg设备引入风电场，导致风电场不稳定的问题。

2、本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、一种基于改进svg阻抗抑制双馈风电场振荡的方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤一、构建含有svg设备的双馈风电场系统的阻抗模型；

5、步骤二、根据步骤一构建的阻抗模型，分析svg设备引起次同步振荡的机理；

6、步骤三、通过在双馈风电场系统的并网点引入附带滤波的电压前馈控制器对svg设备进行改进，构建改进后的含有svg设备的双馈风电场系统的阻抗模型。

7、进一步地，步骤一具体包括：

8、步骤1.1、采用谐波线性化方法，在双馈风电场系统的输入激励处，注入谐波扰动，得到与注入谐波扰动相对应的电流响应信号，分别建立机侧变流器、网侧逆变器及svg设备的阻抗模型；

9、步骤1.2、并联机侧变流器和网侧逆变器的阻抗模型，得到整体机组的阻抗模型，再将整体机组的阻抗模型串联svg设备的阻抗模型，得到含有svg设备的双馈风电场系统的阻抗模型。

10、进一步地，步骤1.1中，

11、机侧变流器的阻抗模型为：

12、

13、

14、其中，s为复变量，zsp(s)为机侧变流器的正序输出阻抗，zsn(s)为机侧变流器的负序输出阻抗，up为机侧变流器的正序扰动电压，ip为机侧变流器的正序扰动电流，un为机侧变流器的负序扰动电压，in为机侧变流器的负序扰动电流，lsr为定子侧和转子侧绕组的漏感之和，rs为定子侧绕组的电阻，rr为转子侧绕组的电阻，udc为直流电压，nsr为定子侧绕组和转子侧绕组电阻的比值，hri为机侧变流器的pi控制器，f1为基波频率，krd为转子侧的电流环增益，tpll为锁相环传递函数，u1为注入点基波电压，irqref为转子侧q轴参考电流，irdref为转子侧d轴参考电流，ρp为机组对应的正序转差率，ρn为机组对应的负序转差率；

15、网侧逆变器的阻抗模型为：

16、

17、其中，zrp(s)为网侧逆变器的正序输出阻抗，zrn(s)为网侧逆变器的负序输出阻抗，urp为网侧逆变器的正序扰动电压，irp为网侧逆变器的正序扰动电流，urn为网侧逆变器的负序扰动电压，irn为网侧逆变器的负序响应电流，lf为网侧逆变器的滤波电感，hs为网侧逆变器的pi控制环节参数，kf为电压前馈比例系数，gu为电压的采样函数，ggi为电流的采样函数，idr为同步旋转坐标系下d轴的电流参考值，iqr为同步旋转坐标系下q轴的电流参考值，kg1为前馈控制的解耦系数；

18、svg设备的阻抗模型为：

19、

20、其中，zp(s)为svg设备的阻抗模型，l为svg设备的电感，hi为svg设备的内环pi控制环节参数，kdq为内环控制的交叉解耦系数，i1为注入点基波电流，d0和q0分别为svg设备在两相坐标系下电流环输出的稳态值，hac为svg设备交流电压外环的传递函数。

21、进一步地，步骤1.2中，含有svg设备的双馈风电场系统的阻抗模型为：

22、

23、进一步地，步骤二具体包括：

24、通过改变双馈风电场系统内svg设备的投切，得到双馈风电场振荡是由于双馈风电场系统接入了svg设备；根据含有svg设备的双馈风电场系统的阻抗模型，采用伯德图分析方法并结合仿真分析，得到增大锁相环的带宽参数、减小电压环的积分增益和减小电流环的控制参数均将改变svg设备在次同步频段的阻抗特性。

25、进一步地，步骤三具体包括：

26、在双馈风电场系统的并网点引入实时电压前馈控制器和低通滤波器对svg设备进行改进；通过电压前馈控制器调节svg设备在次同步频段的阻抗特性，通过改变低通滤波器的品质因数和固有频率来消除次同步频段的干扰信号；

27、取未经过dq变化的并网点三相实时电压作为输入信号，叠加至变流器的三相调制信号，得到改进后svg设备的阻抗模型，将改进后svg设备的阻抗模型代入步骤一的含有svg设备的双馈风电场系统的阻抗模型，得到改进后的含有svg设备的双馈风电场系统的阻抗模型。

28、进一步地，低通滤波器的传递函数为：

29、

30、其中，q表示滤波器的品质因数，ω表示滤波器的固有频率，通过改变低通滤波器的品质因数和固有频率来消除次同步频段的干扰信号，使低通滤波器仅针对次同步频段滤波，优选的，ω＝30hz。

31、进一步地，步骤三中，改进后svg设备的阻抗模型为：

32、

33、其中，ks表示比例系数增益，h1为消除基频分量和其他频段影响的低通滤波器。

34、进一步地，改进后的含有svg设备的双馈风电场系统的阻抗模型为：

35、

36、一种基于改进svg阻抗抑制双馈风电场振荡的系统，其特征在于，采用上述的基于改进svg阻抗抑制双馈风电场振荡的方法。

37、与现有技术相比，本发明的积极进步效果在于：

38、本发明针对含svg双馈风电场存在潜在振荡风险的严重问题，通过谐波线性化的方法构建了整体的系统阻抗模型，分析了svg设备阻抗特性和次同步振荡的影响关系，提出通过改进svg设备在次同步频段的阻抗特性以提升系统的稳定性的控制方案，通过采用附加滤波的电压前馈抑制的svg阻抗控制方法消除存在的不稳定区间，减少其呈现负阻性的区间范围，保证并网系统的稳定运行。