CN103078577A - 一种发电机机端次同步阻尼非线性控制方法 - Google Patents

Abstract

一种发电机机端次同步阻尼非线性控制方法。通过对发电机转速脉冲信号的采集、解调以及滤波处理，获取提取模态频率分离后的模态扭振信号dω_i(k)；模态扭振信号dω_i(k)通过独立的比例放大以及移相处理，得到转子侧的模态控制量dω′_i(k)；对发电机的机端电压进行实时的跟踪测量，采用有突变量处理的闭环锁相算法，获取当前的磁场旋转角度θ；把dω′_i(k)转换成三相目标电流i_a、i_b、i_c，比例移相的控制参数动态调整依据i_a、i_b、i_c和模态扭振信号dω′_i(k)的大小综合考虑进行。本发明能够用来根据辨识出的发电机组扭振模态信号以及对控制输出信号的幅值实时跟踪，通过对控制增益进行在线的实时调整，达到大扰动情况下输出信号的近似正序特征，从而实现对发电机组各个次同步频率下谐振的抑制，保证机组的安全稳定运行。

Description

一种发电机机端次同步阻尼非线性控制方法

技术领域

本发明属于电力系统稳定与控制技术领域，具体涉及一种发电机机端次同步阻尼非线性控制方法，为机端次同步阻尼控制器进行机端补偿正序电流提供一种可行的控制方法。

背景技术

随着远距离大容量输电的需求上升，特别是大型煤电基地由于远离负荷中心，大多采用远距离厂对网输电模式，为了提高输送容量和系统稳定性，越来越多地采用固定串联电容补偿（FSC）、高压直流输电（HVDC）和一些基于电力电子技术的高速控制装置。然而，这些装置在一定条件下可能引发次同步谐振（SSR）或振荡（SSO）问题。轻微的SSR/SSO会降低汽轮发电机轴系寿命，严重的SSR/SSO可导致汽轮发电机轴系断裂，威胁机组和电力系统的安全稳定运行。

在解决SSR/SSO问题上，目前存在多种解决方法，主要包括：基于晶闸管电力电子器件的SVC解决方法；基于励磁系统的附加励磁阻尼控制解决方法以及阻塞滤波器进行滤波的解决方法等，并且都已经在国内有使用的案例。而基于STATCOM设计原理的新型电力电子器件的解决方案具有技术的先进性、性价比较高、谐波特性比较好以及容量扩展很方便等特点，其工程化应用方案的研究越来越被人们所重视。

基于STATCOM原型设计的机端次同步阻尼控制器通过在发电机机端进行对称电流补偿，来达到抑制次同步谐振的目的，所以需要关注补偿电流的各个频率分量对系统的影响。最理想的目标是在机端的补偿电流只包含有基于工频分量对称的次同步分量而超同步分量，不包含其它谐波分量。这样对发电机设备的安全运行来说是至关重要的。但是实际情况并非如此，工程实际应用的补偿装置都按照一定的容量来设计满足要求，而次同步谐振的控制反馈信号为次同步谐振在机组轴系引起的谐振信号，其大小随着故障类型的不同而不同，如果采用线性增益的控制方法，则输出信号很可能达到容量设定值而限幅，从而输出其它的谐波分量，对发电机设备的安全运行造成一定的隐患。

本发明所设计的发电机机端次同步阻尼非线性控制方法，通过对控制输出和控制输入的综合考虑，在线合适调整控制参数达到最后控制输出三相电流保持正序分量注入发电机，满足设备安全稳定运行的需要。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种发电机机端次同步阻尼非线性控制方法，以实现进行机端补偿的三相电流近似正序特征。

本发明具体采用以下技术方案：

一种发电机次同步阻尼非线性控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）采集转速脉冲信号，对所述转速脉冲信号进行解调获取机组的扭振信号dω(k)，对机组的扭振信号dω(k)进行滤波处理得到模态分离后的模态信号dω_i(k)，并提取模态幅值A_i(k)；

（2）计算非线性控制增益系数k_ip(k)，实现对所述模态幅值A_i(k)的动态调整；

（3）对经过滤波处理得到的模态分离后的模态信号dω_i(k)经过组合增益控制，即所述模态信号dω_i(k)乘以非线性控制增益系数，得到k_ip(k)*dω_i(k)后，经过组合移相进行控制算法闭环相位补偿，得到转子侧的模态控制量dω_i′(k)；

其中，移相环节的传递函数为：

T为设定的移相时间常数，相位补偿的角度能够在360度范围内进行补偿；最终得到转子侧的模态控制量dω_i′(k)，即：

$d{\mathrm{\ω}}_i^{\′}=k_{\mathrm{ip}}\left(k\right)*{\mathrm{d\ω}}_i\left(k\right)*{\left[\frac{1-\mathrm{Ts}}{1+\mathrm{Ts}}\right]}^2;$

（4）实时采集发电机机端三相电压，对电气系统电气角度进行实时跟踪；

（5）将转子侧的模态控制量dω_i′(k)与计算矩阵相乘，得到定子侧控制指令，即最终控制的定子侧目标电流参考值i_a、i_b、i_c：

其中，其中所述计算矩阵为包含根据步骤（4）实施跟踪得到的电气角度θ及设定的可整定角度Δθ的3×1计算矩阵，该矩阵的通用表达式为：

$\left[\begin{array}{ccc}\cos (\mathrm{\θ}+\mathrm{\Δ\θ})& -\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\Δ\θ})& 1\\ \cos (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3+\mathrm{\Δ\θ})& -\sin (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3+\mathrm{\Δ\θ}& 1\\ \cos (\mathrm{\θ}+2\mathrm{\π}/3+\mathrm{\Δ\θ})& -\sin (\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3+\mathrm{\Δ\θ})& 1\end{array}\right]$

本发明具体包括以下优选技术方案：

在步骤（1）中，机组的扭振信号dω(k)包含了多个扭振频率信号，采用采用数字IIR带通滤波器对各个扭振频率信号进行实时分离，所述带通滤波器中心频率根据不同的机组配置不同的中心频率。

在步骤（2）中，如果采用单模态控制，则：

$\left\{\begin{array}{cc}{k}_i\left(k\right)=1;& k_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)\≤Q^{*}\\ k_i\left(k\right)=\frac{Q^{*}}{k_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)};& k_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)>Q^{*}\end{array}\right.$

k_ip(k)=k_i(k)*k_set

其中：k_iset—第i个扭振频率信号的设定控制增益；

A_i(k)—第i个扭振频率信号的幅值；

k_i(k)—第i个扭振频率信号的增益调整系数；

k_ip(k)—第i个扭振频率信号的实际控制增益。

Q^*-发电机次同步阻尼控制器总的输出容量最大值。

在步骤（2）中，如果采用多模态控制，则：

如果 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)\≤Q^{*}$ 时:增益调整系数k_i(k)＝1；

如果 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)>Q^{*}$ 时：

若i≤n₁；则：k_i(k)＝1；

若n₁<i≤n₁+n₂；则： $k_i\left(k\right)=\frac{k_{\mathrm{iset}}*(Q^{*}-Q_{\mathrm{sum}1})}{\underset{i}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{k}_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)}$

k_ip(k)=k_i(k)*k_iset

其中：n₁—扭振模态信号形成的控制输出容量未超过按照增益分配的模态数目；

n₂—扭振模态信号形成的控制输出容量超过按照增益分配的模态数目；

n—扭振模态数目；

Q_sum1—前n₁个模态信号形成的控制容量总和；

Q^*—发电机次同步阻尼控制器总的输出容量最大值；

k_iset—第i个扭振频率信号的设定控制增益；

A_i(k)—第i个扭振频率信号的幅值；

k_i(k)—第i个扭振频率信号的增益调整系数；

k_ip(k)—第i个扭振频率信号的实际非线性控制增益。

在步骤（4）中，对发电机系统电气角度进行实时跟踪具体包括：

①初始化相位：相位的初始化以系统频率为50Hz为假设条件，对实时采集的发电机机端三相电压的采样数据进行过零点比较，并且通过线性插值的近似拟合，确定出所述三相电压的相位关系以及发电机系统旋转电气角度初始值θ′；

②根据电气系统电气角度初始值θ'计算定子三相电压的Q轴分量u_q；

③以三相电压的Q轴分量u_q作为偏差信号进行闭环跟踪，偏差信号经过低通滤波输出作为旋转频率偏差信号Δω，Δω和工频信号50Hz的旋转频率ω₀相叠加进行积分输出发电机系统的旋转电气角度θ"，其中k为开环控制增益，T₁、T₂为滞后滤波时间常数，具体公式如下：

$\mathrm{\&Delta;\&omega;}=k\frac{1+T_{1}s}{1+T_{2}s}{u}_q,$ ${\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;\&prime;}=(\mathrm{\&Delta;\&omega;}+{\mathrm{\&omega;}}_0)\frac{1}{s}$

④以该旋转电气角度θ"作为发电机系统旋转电气角度初始值重复②和③直至u_q逼近于0，此时的旋转电气角度θ"即为最终锁相的系统电气角度θ。

在步骤（5）中，当发电机系统同步旋转频率为ω₀，所述模态控制量dω_i(k)对应的频率为ω_i时，则i_a、i_b、i_c包含两个频率：超同步频率ω₀+ω_i和次同步频率ω₀-ω_i，Δθ可通过现场试验时通过对超同步和次同步分量在轴系产生的扭矩相位进行分析，即保证次同步分量产生的扭矩和超同步分量产生的扭矩在相位上近似同相位的方式来整定。

本发明提出了一种容量固定的机端次同步阻尼非线性控制的设计方法，最终目标实现了控制输出的三相补偿电流近似正序特征，通过这种方法，可以消除因为容量的受限引起的输出波形畸变，从而安全可靠地实现机端次同步的有效补偿。

附图说明

图1为本申请公开的发电机机端次同步阻尼非线性控制方法流程图；

图2为本申请转速信号模态分离幅值获取过程流程示意图；

图3为本申请非线性增益调整流程图；

图4为非线性闭环控制框图；

图5为相位跟踪计算框图；

图6为补偿电流计算器的实现框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案的具体实施作进一步详细说明。

本发明的公开的发电机次同步阻尼非线性控制方法可以应用在嵌入式环境中来实现，对发生的次同步谐振进行实时的非线性闭环控制，最终形成控制指令给功率输出单元，进行大电流的机端补偿。本发明公开的发电机次同步阻尼非线性控制方法控制流程如图1所示。

步骤1：转速差信号的采集、滤波以及幅值信息的提取

次同步谐振信号需要从转速信号中进行提取，国内主流机组汽轮发电机组的扭振信号频率在10Hz～40Hz之间，所以转速信号的采样频率需要满足分析扭振信号的条件，转速传感器的脉冲频率在同步转速下常见的配置有3K、6.7K等。在本实现的采样系统中，对转速脉冲信号进行二次采样，转换采样频率固定为1K的数据方便进一步的进行分析，因为扭振频率与采样频率相比要小得多，所以二次采样采用线性插值的方法进行处理，获取等间隔的扭振转速信号dω(k)。dω(k)信号包含了多个扭振频率信号，需要对各个扭振频率信号进行实时分离，单独控制，整个转速差信号的采集、滤波以及幅值获取流程如图2所示，转速差信号经过数字IIR带通滤波器进行模态分离，带通滤波器中心频率根据不同的机组配置不同的中心频率。分离后的各个扭振频率信号经过DFT计算，获取各个扭振频率信号的幅值。

1）在本发明优选实施方式中，带通滤波器采用椭圆滤波器的原型进行设计，滤波器的中心频率点27Hz，滤波器的表达式为：

$F_i=\frac{N\left(z\right)}{D\left(z\right)}$

其中N(z)，D(z)为算子z的多项式，即：

N(z)=b_mz^m+b_m-1z^(m-1)+...+b₁z+b₀；

D(z)=a_mz^m+a_m-1z^(m-1)+...+a₁z+a₀；

其中b系数数组为：

[10.5811141289120e-003，-71.8451679981765e-003，199.556371100672e-003，

-271.311026351323e-003，127.721330104613e-003，142.621058250939e-003，

-271.423985741603e-003，191.059425476604e-003，-66.4348295925944e-003，

9.47571062195649e-003]；

a系数数组为：

[1.00000000000000e+000，-8.61515248621829e+000，33.0926247863409e+000，

-74.3786017596014e+000，107.784935071888e+000，-104.424927343332e+000，

67.6293019730229e+000,-28.2294833608124e+000,6.89055375686712e+000,

-749.250432044181e-003]；

2）对滤波后提取出的27Hz频率信号通过循环DFT和普通DFT相结合的计算,获取该频率信号的幅值.

循环DFT的计算公式为：

$A_i\stackrel{\&CenterDot;}{(k+1)}=\stackrel{\&CenterDot;}{A_i\left(k\right)}+d{\mathrm{\&omega;}}_i(k+1)*e^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}(k+1)}-d{\mathrm{\&omega;}}_i(k-N+1)*e^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}(k-N+1)}$

普通DFT的计算公式为：

$A_i\stackrel{\&CenterDot;}{\left(k\right)}=\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{d\&omega;}}_i\left(k\right)*e^{-j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}k}$

步骤2：计算非线性控制增益系数k_ip(k)，实现根据所述模态幅值A_i(k)和设定增益系数的比例关系进行动态调整

非线性增益的动态调整是一个实时动态的调整过程，在本申请实施例中，假设控制器输出的最大输出容量Q^*为1p.u，对单模态控制和多模态控制两种控制方式分别进行考虑，分别进行考虑的目的是为了实现在单模态下输出容量的最大能力，非线性增益的调整流程如图3所示。

1）先考虑单模态控制，取第i个非线性控制设定增益值k_iset=6，则当模态幅值A_i(k)=Q^*/k_iset=1/6=0.1666p.u时达到最大输出容量Q^*，在具体实现过程中判断：

如果A_i(k)>0.1667p.u.，则基于设定增益值调整整体增益，增益调整系数 $k_i\left(k\right)=\frac{Q^{*}}{A_i\left(k\right)*k_{\mathrm{iset}}}=\frac{1}{A_i\left(k\right)*6}=\frac{0.1667}{A_i\left(k\right)}.$

2）如果是多模态控制，在本实施例中以国内主流发电机组扭振问题的次同步模态频率个数为设计参考，设计为3个模态控制，对这3个模态的容量的分配，通常都体现在增益的设置上，即对相同幅值不同模态频率的信号，最终体现在输出容量上的分配是按照设定增益的比例系数权重进行分配，这样的分配是合理恰当的。

以内蒙古某电厂实际运行的参数设置，设定的3个模态增益分别为：1.0、6.0、2.0，3个模态的模态幅值分别为：A₁(k)、A₂(k)和A₃(k)

如果输出容量：

A₁(k)*1.0+A₂(k)*6.0+A₃(k)*2.0≤Q^*，

则输出的实时控制量为：

dω₁(k)*1.0+dω₂(k)*6.0+dω₃(k)*2.0

如果输出容量：

A₁(k)*1.0+A₂(k)*6.0+A₃(k)*2.0>Q^*，

假设模态1信号形成的控制输出量

则模态信号1、2、3的增益调整系数分别为：

k₁(k)=1

$k_2\left(k\right)=\frac{6.0*(Q^{*}-Q_{\mathrm{sum}1})}{(6.0+2.0)*6.0*A_2\left(k\right)}=\frac{6.0*(Q^{*}-1.0*A_1\left(k\right))}{(6.0+2.0)*6.0*A_2\left(k\right)}=\frac{1.0*(Q^{*}-1.0*A_1\left(k\right))}{8.0*A_2\left(k\right)}$

$k_3\left(k\right)=\frac{6.0*(Q^{*}-Q_{\mathrm{sum}1})}{(6.0+2.0)*6.0*A_3\left(k\right)}=\frac{6.0*(Q^{*}-1.0*A_1\left(k\right))}{(6.0+2.0)*6.0*A_3\left(k\right)}=\frac{1.0*(Q^{*}-1.0*A_1\left(k\right))}{8.0*A_3\left(k\right)}$

模态信号1、2、3的增益分别为：

k_1p(k)=k_lset

$k_{2p}\left(k\right)=\frac{6.0*(Q^{*}-1.0*A_1\left(k\right))}{8.0*A_2\left(k\right)}$

$k_{3p}\left(k\right)=\frac{2.0*(Q^{*}-1.0*A_1\left(k\right))}{8.0*A_2\left(k\right)}$

步骤3：计算转子侧的模态控制量dω_i′(k)

如图4所示，转子侧模态控制量的生成还需要对经过增益调整控制后的信号k_ip(k)*dω_i(k)进行相位调整，移相环节的传递函数为：

相位补偿的角度可以在360度范围内进行补，最终得到转子侧的模态控制量dω_i′(k)，即：

$d{\mathrm{\&omega;}}_i^{\&prime;}\left(k\right)=k_{\mathrm{ip}}\left(k\right)*d{\mathrm{\&omega;}}_i\left(k\right)*{\left[\frac{1-\mathrm{Ts}}{1+\mathrm{Ts}}\right]}^2$

式中T为移相时间常数。

在本实施例中，移相时间常数T通过现场试验测试可以得到，通过激励整定试验观察激励信号和dω_i(k)信号的相位关系，按照负反馈整定原则，获取T的参数取值。以内蒙古某电厂实际试验的结果为例，T=0.024.在计算机实现时，还需要对s域的信号进行离散化，本实例的采样频率为1000Hz，采用双线性变换，把代入进行离散化。步骤4：实时采集发电机机端三相电压，对电气系统电气角度进行实时跟踪

转子侧模态控制量最终要转换到定子侧进行控制，需要对系统电气角度进行实时的跟踪，流程如图5所示，电气角度的跟踪主要分为以下几步：

1）初始化相位，考虑到系统的频率在50Hz附近变化，所以相位的初始化以系统频率为50Hz为假设条件，对实时的u_a采样数据进行过零点比较，并且通过线性插值的近似拟合，确定出u_a的相位关系，即初始化锁相时对应的系统电气角度θ'。

2）基于系统电气角度θ'进行坐标变换，把三相电压u_a、u_b、u_c转换到旋转坐标系下，求取u_d和u_q，具体计算按照下式进行计算：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\\ u_0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{\cos \mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}& \cos ({\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& \cos ({\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ {-\sin \mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}& -\sin ({\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}-2\mathrm{\&pi;}/3)& -\sin ({\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}+2\mathrm{\&pi;}/3)\\ 1/2& 1/2& 1/2\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\\ u_c\end{array}\right]$

3）以u_q作为偏差信号进行闭环跟踪，偏差信号经过低通滤波输出作为旋转频率偏差信号Δω，Δω和工频信号50Hz的旋转频率ω₀相叠加进行积分输出系统的旋转电气角度θ"具体实现过程为:

$\mathrm{\&Delta;\&omega;}=k\frac{1+T_{1}s}{1+T_{2}s}{u}_q$ ${\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;\&prime;}=(\mathrm{\&Delta;\&omega;}+{\mathrm{\&omega;}}_0)\frac{1}{s}$

考虑锁相的响应速度特性以及对2倍同步转速和其它高频信号的影响，取：

k=20，T₁=0.0015，T₂=0.0025

即： $\mathrm{\&Delta;\&omega;}=20\frac{1+0.0015s}{1+0.0025s}{u}_q$ ${\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;\&prime;}=(\mathrm{\&Delta;\&omega;}+{\mathrm{\&omega;}}_0)\frac{1}{s},$ 同样通过 $s=\frac{2}{1000}*\frac{z-1}{z+1}$ 进行离散化。

4）以该旋转电气角度θ"作为系统电气角度重复2）和3）直至u_q逼近于0，在本实例中，取|u_q|≤10^-4，取此时的旋转电气角度θ"即为最终锁相的系统电气角度θ。

步骤5：通过包含系统电气角度θ及可整定角度Δθ的补偿电流计算器计算转子侧的模态控制量dω_i′(k)，得到定子侧控制指令，即最终控制的定子侧目标电流参考值i_a、i_b、i_c

如图6所示，转子侧的模态控制量dω_i'(k)通过包含系统电气角度θ及可整定角度Δθ的补偿电流计算器，得到最终控制的目标电流参考值i_a、i_b、i_c，补偿电流计算器是实现一个包含电气角度θ及可整定角度Δθ的3×1计算矩阵，设系统同步旋转频率为ω₀，则i_a、i_b、i_c包含两个频率角度：ω₀+dω_i′(k)和ω₀-dω_i′(k)，Δθ可通过现场试验的方式来整定。在本实例中，以模态2为27Hz为例，设补偿电流计算器为T_dq0-abc，则：

$\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right]=T_{\mathrm{dq}0-\mathrm{abc}}\left[\begin{array}{c}d{\mathrm{\&omega;}}_2^{\&prime;}\left(k\right)\\ 0\\ 0\end{array}\right]$

其中： $T_{\mathrm{dq}0-\mathrm{abc}}=\left[\begin{array}{cc}-2.0058366421146& -9.3484314114610\\ 9.0988971736780& 2.9371108171022\\ -7.0930605315634& 6.4113215943588\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\&theta;}\\ \sin \mathrm{\&theta;}\end{array}\right]$

Claims (6)

1.一种发电机次同步阻尼非线性控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）采集转速脉冲信号，对所述转速脉冲信号进行解调获取机组的扭振信号dω(k)，对机组的扭振信号dω(k)进行滤波处理得到模态分离后的模态信号dω_i(k)，并提取模态幅值A_i(k)；

（2）计算非线性控制增益系数k_ip(k)，实现对所述模态幅值A_i(k)的动态调整；

（3）对经过滤波处理得到的模态分离后的模态信号dω_i(k)经过组合增益控制，即所述模态信号dω_i(k)乘以非线性控制增益系数，得到k_ip(k)*dω_i(k)后，经过组合移相进行控制算法闭环相位补偿，得到转子侧的模态控制量dω′_i(k)；

其中，移相环节的传递函数为：

T为设定的移相时间常数，相位补偿的角度能够在360度范围内进行补偿；最终得到转子侧的模态控制量dω′_i(k)，即：

$d{\mathrm{\&omega;}}_i^{\&prime;}=k_{\mathrm{ip}}\left(k\right)*{\mathrm{d\&omega;}}_i\left(k\right)*{\left[\frac{1-\mathrm{Ts}}{1+\mathrm{Ts}}\right]}^2;$

（4）实时采集发电机机端三相电压，对电气系统电气角度进行实时跟踪；

（5）将转子侧的模态控制量dω′_i(k)与计算矩阵相乘，得到定子侧控制指令，即最终控制的定子侧目标电流参考值：

其中，其中所述计算矩阵为包含根据步骤（4）实施跟踪得到的电气角度θ及设定的可整定角度Δθ的3×1计算矩阵，该矩阵的通用表达式为：

$\left[\begin{array}{ccc}\cos (\mathrm{\&theta;}+\mathrm{\&Delta;\&theta;})& -\sin (\mathrm{\&theta;}+\mathrm{\&Delta;\&theta;})& 1\\ \cos (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3+\mathrm{\&Delta;\&theta;})& -\sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3+\mathrm{\&Delta;\&theta;}& 1\\ \cos (\mathrm{\&theta;}+2\mathrm{\&pi;}/3+\mathrm{\&Delta;\&theta;})& -\sin (\mathrm{\&theta;}-2\mathrm{\&pi;}/3+\mathrm{\&Delta;\&theta;})& 1\end{array}\right].$

2.根据权利要求1所述发电机次同步阻尼非线性控制方法，其特征在于：

在步骤（1）中，机组的扭振信号dω(k)包含了多个扭振频率信号，采用数字IIR带通滤波器对各个扭振频率信号进行实时分离，所述带通滤波器中心频率根据不同的机组配置不同的中心频率。

3.根据权利要求1所述发电机次同步阻尼非线性控制方法，其特征在于：

在步骤（2）中，如果采用单模态控制，则：

$\left\{\begin{array}{cc}{k}_i\left(k\right)=1;& k_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)\&le;Q^{*}\\ k_i\left(k\right)=\frac{Q^{*}}{k_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)};& k_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)>Q^{*}\end{array}\right.$

k_ip(k)=k_i(k)*k_iset

其中：k_iset—第i个扭振频率信号的设定控制增益；

A_i(k)—第i个扭振频率信号的幅值；

k_i(k)—第i个扭振频率信号的增益调整系数；

k_ip(k)-第i个扭振频率信号的实际控制增益。

Q^*—发电机次同步阻尼控制器总的输出容量最大值。

4.根据权利要求1所述发电机次同步阻尼非线性控制方法，其特征在于：

在步骤（2）中，如果采用多模态控制，则：

如果 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{k}_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)\&le;Q^{*}$ 时:增益调整系数k_i(k)＝1；

如果 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{k}_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)>Q^{*}$ 时：

若i≤n₁；则：k_i(k)=1；

若n₁<i≤n₁+n₂；则： $k_i\left(k\right)=\frac{k_{\mathrm{iset}}*(Q^{*}-Q_{\mathrm{sum}1})}{\underset{i}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{k}_{\mathrm{iset}}*A_i\left(k\right)}$

k_ip(k)=k_i(k)*k_iset

其中：n₁—扭振模态信号形成的控制输出容量未超过按照增益分配的模态数目；

n₂—扭振模态信号形成的控制输出容量超过按照增益分配的模态数目；

n—扭振模态数目；

Q_sum1—前n₁个模态信号形成的控制容量总和；

Q^*—发电机次同步阻尼控制器总的输出容量最大值；

k_iset—第i个扭振频率信号的设定控制增益；

A_i(k)—第i个扭振频率信号的幅值；

k_i(k)—第i个扭振频率信号的增益调整系数；

k_ip(k)—第i个扭振频率信号的实际非线性控制增益。

5.根据权利要求1所述发电机次同步阻尼非线性控制方法，其特征在于：

在步骤（4）中，对电气系统电气角度进行实时跟踪具体包括：

①初始化相位：相位的初始化以系统频率为50Hz为假设条件，对实时采集的发电机机端三相电压的采样数据进行过零点比较，并且通过线性插值的近似拟合，确定出所述三相电压的相位关系以及发电机系统旋转电气角度初始值θ'；

②根据电气系统电气角度初始值θ'计算定子三相电压的Q轴分量u_q；

③以三相电压的Q轴分量u_q作为偏差信号进行闭环跟踪，偏差信号经过低通滤波输出作为旋转频率偏差信号Δω，Δω和工频信号50Hz的旋转频率ω₀相叠加进行积分输出发电机系统的旋转电气角度θ"，其中k为开环控制增益，T₁、T₂为滞后滤波时间常数，s域具体公式如下：

$\mathrm{\&Delta;\&omega;}=k\frac{1+T_{1}s}{1+T_{2}s}{u}_q,$ ${\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;\&prime;}=(\mathrm{\&Delta;\&omega;}+{\mathrm{\&omega;}}_0)\frac{1}{s};$

④以该旋转电气角度θ"作为发电机系统旋转电气角度初始值重复②和③直至u_q逼近于0，此时的旋转电气角度θ"即为最终锁相的系统电气角度θ。

6.根据权利要求1所述发电机次同步阻尼非线性控制方法，其特征在于：

在步骤（5）中，当发电机系统同步旋转频率为ω₀，所述模态控制量dω′_i(k)对应的频率为ω_i时，则i_a、i_b、i_c包含两个频率：超同步频率ω₀+ω_i和次同步频率ω₀-ω_i，Δθ可通过现场试验时通过对超同步和次同步分量在轴系产生的扭矩相位进行分析，即保证次同步分量产生的扭矩和超同步分量产生的扭矩在相位上近似同相位、即相位差值小于设定阈值的方式来整定。

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