一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法

本发明涉及新能源大规模汇集与集中传输领域，特别是一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法。

背景技术：

1、现有技术中以对称交流故障为背景的研究，探索了故障暂态期间风电场(windpower plant，wpp)的脱网现象。故障暂态期间并网点(point of common coupling，pcc)电压出现畸变，导致锁相环(phase locked loop，pll)无法准确获得pcc电压的频率与相位，这阻碍了wpp端口电压与pcc电压的同步。此外，在wpp接入基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter，mmc)的高压直流(high voltage direct current，hvdc)系统中，故障过程中wpp与pcc、pcc与mmc之间存在着电压响应的交互，导致pcc电压更加不稳定，使wpp与pcc电压的同步更加困难。这可能触发wpp-mmc系统的频率保护，导致wpp脱网。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的pcc的电压畸变导致pll无法在故障期间维持同步的问题，本发明提供了一种解决风电场在交流故障穿越期间出现大面积保护误动和风机脱网问题的基于有功电流校正的风电机组同步优化方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、本发明提供一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所提方法主要包括：额定运行模式、故障穿越模式、模式切换条件、电流控制。

4、作为本发明的进一步技术方案，所述额定运行模式具体为风机的有功电流参考值由直流电压环得到，风机的无功电流参考值由kiqisn得到，其中kiq和isn分别表示额定运行时风机的无功电流系数和输出电流幅值。

5、作为本发明的进一步技术方案，所述故障穿越模式具体为风机的有功电流参考值由asd-ksdδωs/s得到，其中asd和ksd为所提方法的控制参数，δωs为角频率差，s为拉普拉斯算子；风机的无功电流参考值由相关故障穿越标准得到。

6、作为本发明的进一步技术方案，所述模式切换条件具体为us<uslim，其中us为风机组并网点电压幅值，uslim为运行模式切换的临界值。

7、作为本发明的进一步技术方案，所述电流控制具体为基于pi控制器或者pr控制器的矢量电流控制方法。

8、作为本发明的进一步技术方案，所述asd和ksd的参数设计方法主要包括如下步骤：

9、s1、将风电场聚合为单台等值机组；

10、s2、将asd设置为等效机组的额定电流幅值，将模块化多电平变换器的电流限幅相角设置为0°；

11、s3、推导故障期间工作点的存在性约束；

12、s4、计算满足工作点存在性约束的ksd；

13、s5、将asd和ksd按风机容量进行等比例放缩；

14、s6、设置单台风机的有功电流限幅。

15、作为本发明的进一步技术方案，所述工作点的存在性约束具体为输入风机锁相环的q轴电压等于0。

16、作为本发明的进一步技术方案，所述设置单台风机的有功电流限幅具体为根据所提方法进行风电场的在故障期间的潮流计算，根据潮流计算结果设置各机组的有功电流限幅。

17、作为本发明的进一步技术方案，其特征在于，所提方法的执行过程为若模式切换条件成立，则进入故障穿越模式，反之则进入额定运行模式，额定运行模式或故障穿越模式的输出接入电流控制。

18、本发明是分布式同步稳定优化方法，通过频率差优化风机组的输出有功电流，相当于在风机组锁相环外部添加了辅助控制环路，从而改善了锁相环在故障期间的性能、优化了风机的同步稳定性。并且除了经典方法所需的参数测量和高速通信，实现了各风电机组的分布式控制和自治运行。相比于现有技术，本发明的优点在于：

19、(1)可在交流故障期间保障新能源经柔直送出系统的同步；

20、(2)所提方法去除了故障测量和机组间的高速通信，更便于工程现场的实施；

21、(3)所提方法具备很好的通用性，在考虑风电场内部电缆导致的响应耦合与风电场之间联络电缆导致的响应耦合工况下依旧有效。

技术特征：

1.一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所提方法主要包括：额定运行模式、故障穿越模式、模式切换条件、电流控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所述额定运行模式具体为风机的有功电流参考值由直流电压环得到，风机的无功电流参考值由kiqisn得到，其中kiq和isn分别表示额定运行时风机的无功电流系数和输出电流幅值。

3.根据权利要求1所述的一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所述故障穿越模式具体为风机的有功电流参考值由asd-ksdδωs/s得到，其中asd和ksd为所提方法的控制参数，δωs为角频率差，s为拉普拉斯算子；风机的无功电流参考值由相关故障穿越标准得到。

4.根据权利要求1所述的一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所述模式切换条件具体为us<uslim，其中us为风机组并网点电压幅值，uslim为运行模式切换的临界值。

5.根据权利要求1所述的一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所述电流控制具体为基于pi控制器或者pr控制器的矢量电流控制方法。

6.根据权利要求3所述的一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所述asd和ksd的参数设计方法主要包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所述工作点的存在性约束具体为输入风机锁相环的q轴电压等于0。

8.根据权利要求6所述的一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所述设置单台风机的有功电流限幅具体为根据所提方法进行风电场的在故障期间的潮流计算，根据潮流计算结果设置各机组的有功电流限幅。

9.根据权利要求1所述的一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，其特征在于，所提方法的执行过程为若模式切换条件成立，则进入故障穿越模式，反之则进入额定运行模式，额定运行模式或故障穿越模式的输出接入电流控制。

技术总结本发明公开了一种基于有功电流校正的风电机组同步优化方法，可用于在大规模风电汇集与传输场景中优化风电机组的同步稳定性。本发明通过频率差优化风机组的输出有功电流，相当于在风机组锁相环外部添加了辅助控制环路，从而改善了锁相环在故障期间的性能、优化了风机的同步稳定性。本发明可视为经典方法的推广，并且去除了经典方法所需的参数测量和高速通信，实现了各风电机组的分布式控制和自治运行。技术研发人员：叶海涵,蔡纪鹤,殷志华受保护的技术使用者：常州工学院技术研发日：技术公布日：2024/11/4