CN107611997B - 一种同步发电机次同步抑制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步发电机次同步抑制方法及系统，包括：对PCC点的三相交流电压V_PCC进行锁相处理，获得电压锁相相角θ；对V_PCC和I_PCC进行坐标变换，获得旋转坐标系下电流的有功、无功分量i_d、i_q；根据有功电流基准值i_dref、i_d及第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，获得有功电流控制信号E_d；根据无功电流基准值i_qref、i_q及第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，获得无功电流控制信号E_q；由E_q、E_d和θ获得三相交流内电势e_abc；对e_abc进行脉冲宽度调制后获得开关控制信号，以实现抑制邻近同步机的轴系次同步振荡。本发明在不增加系统容量和不改变PI控制器参数的同时，仅在并网变换器电压前馈控制项附加控制支路，提升同步机电气阻尼，增加抑制同步发电机次同步振荡的抑制效果。

Description

一种同步发电机次同步抑制方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统稳定控制技术领域，更具体地，涉及一种基于并网变换器电压前馈补偿项优化的同步发电机次同步抑制方法及系统。

背景技术

同步发电机次同步振荡属于系统振荡失稳，根据其产生的机理可以分为两大方面的问题，一是由于交流输电系统中的串联电容补偿引起的电力系统次同步谐振问题，二是由装置引起的次同步振荡问题。由于并网变换器对次同步范围内的功率和速度变化响应十分灵敏，本发明主要针对装置引起的次同步振荡问题。

对于同步发电机的次同步振荡的抑制主要是研究同步发电机的电气阻尼特性，并通过一些手段实现对电气阻尼的优化，达到对同步发电机次同步振荡抑制的效果。而影响电气阻尼的因素较多，例如系统的潮流分布，稳态工作点，励磁控制系统，稳定器控制系统，同步发电机外部网架结构，输电线路阻抗，外部其他电力电子装备等等较多因素。对于同步发电机附近复杂的电网结构导致难以对同步发电机阻尼特性进行准确刻画，无法确定各装备对同步发电机的影响及其严重程度，因此，需要较多的次同步震荡抑制手段在多种设备上协同作用，实现对于同步发电机次同步振荡的抑制。

对于现有的次同步振荡抑制的方法，主要采用以下几种措施：第一，对于机械学科，可以通过同步发电机轴系的优化设计来实现，避开次同步频段的固有振荡频率，可以从根本上实现对同步发电机轴系扭振的有效抑制，但该方法需要多学科交叉研究，短期难以实现较大的突破，且对于现已有的同步发电机作用不大。第二，采用带通滤波器装置，将次同步频段的谐波成分通过滤波器进行滤除，实现对次同步的抑制，该方法理论上可以实现，但在实际工程中，较低的谐波成分，且有些谐波成分与基频频率较为接近，无法实现有效的滤除。第三，在同步发电机附近加装专门的次同步抑制装置，例如同步发电机转子上安装极面绕组、附加励磁阻尼控制器，同样可以取得较好的抑制效果，但这种类型的次同步抑制器功能较为单一，无法进行其他更多的功能扩展，无法适应未来更加复杂的电力系统的发展。第四，利用具有全控型开关器件的电力电子装置实现对同步发电机次同步振荡的有效抑制。通过相应的附加控制算法和控制参数的优化，实现对不同工况下，对同步发电机全频段次同步振荡的有效抑制，灵活有效的实现对同步发电机的保护；同时，该种方案既可以选择在同步发电机端口附加专门的电力电子装置，实现次同步振荡的同时，可以在正常状态下实现同步发电机的无功补偿，也可以利用同步发电机附近的电力电子装置，例如新能源发电，静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STATCOM)无功补偿，高压直流输电(High Voltage Direct Current，HVDC)等，经济性和有效性可以有效提升。

以上述第四种方案实现次同步振荡的基本原理为：利用同步发电机转速偏差信号经过一定的处理后产生电流控制回路的参考值，向机组注入次同步频段电流，在同步发电机转子上产生一定的电气阻尼达到抑制次同步振荡的目的。然而，以同步发电机转速信号作为优化控制的输入，而同步发电机转速采集本身较慢，加之同步发电机各质量块的惯性作用导致转速信号不能及时反映出系统次同步振荡的发生，造成次同步振荡抑制发挥作用相对滞后，次同步抑制器开始起作用的时刻，次同步振荡已经相对较为严重，抑制器的性能会大打折扣；同时也有基于电气测量代替转速检测的手段，通过电气测量信号和相应的数字控制器算法，实现对同步发电机转速信号的提取，通过无功通道作为次同步抑制电流的通道，或通过有功无功双通道作为次同步抑制电流的通道，但是该方案需要对于装备的容量或者直流母线电容的容量提出一定的需求。

综上所述，现有同步发电机次同步振荡的方法存在以下技术问题：同步发电机转速反馈误差及滞后严重，无法及时有效的投入同步发电机次同步振荡抑制器；利用无功控制支路或者有功无功控制双支路的优化控制器，在实现同步发电机所有工况下次同步振荡的有效抑制，装置本身容量或直流母线电容的容量需要相应的提高，增加了成本和体积。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种同步发电机次同步抑制方法及系统，由此解决现有同步发电机次同步振荡方法中存在的同步发电机转速反馈误差及滞后严重以及系统容量较大的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种同步发电机次同步抑制方法，包括：

(1)对采集的并网变换器PCC点的三相交流电压V_PCC进行锁相处理，获得电压锁相相角θ；

(2)对采集的所述三相交流电压V_PCC和采集的三相交流电流I_PCC进行坐标变换，获得旋转坐标系下电流的有功分量i_d和无功分量i_q以及旋转坐标系下电压的有功分量u_d和无功分量u_q；

(3)根据有功电流基准值i_dref、所述电流的有功分量i_d、所述电压的有功分量u_d以及第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过有功电流控制器获得有功电流控制信号E_d，所述第一附加电压前馈优化控制支路放置于所述有功电流控制器的电压前馈端；

(4)根据无功电流基准值i_qref、所述无功分量i_q、所述无功分量u_q以及第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过无功电流控制器获得无功电流控制信号E_q，所述第二附加电压前馈优化控制支路放置于所述无功电流控制器的电压前馈端；

(5)对所述无功电流控制信号E_q、所述有功电流控制信号E_d和所述电压锁相相角θ进行坐标逆变换，获得三相交流内电势e_abc；

(6)对三相交流内电势e_abc进行脉冲宽度调制后获得开关控制信号，以实现抑制邻近同步机的轴系次同步振荡。

优选地，在步骤(1)中，所述电压锁相相角θ为：

其中，u_q表示PCC点的q轴电压分量，k_{p_pll}表示锁相环PI控制器的比例系数，k_{i_pll}表示锁相环PI控制器的积分系数。

优选地，在步骤(2)中，所述有功分量i_d和所述无功分量i_q分别为：

所述有功分量u_d和所述无功分量u_q分别为：

其中，i_a、i_b以及i_c分别对应电流在三相静止坐标系中的a、b以及c相的分量，u_a、u_b以及u_c分别对应电压在三相静止坐标系中的a、b以及c相的分量。

优选地，步骤(3)具体包括：

(3.1)由有功电流基准值i_dref与所述电流的有功分量i_d的差值通过有功电流控制器中的PI控制器得到临时有功电流控制信号E_d′，且

其中k_{p_i}与k_{i_i}分别表示有功电流控制器中的PI控制器的比例系数和积分系数；

(3.2)所述临时有功电流控制信号E_d′通过电流交叉解耦控制和第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号得到有功电流控制信号E_d，且

其中，所述第一附加电压前馈优化控制支路放置于所述有功电流控制器的电压前馈端，ω₁为工频角频率，L_c为交流滤波电感，u_d为PCC点电压的d轴分量，α_f为电压前馈的滤波系数，B(s)为所述第一附加电压前馈优化控制支路的传递函数，且

k_c为增益系数，ω_c为特征角频率，ξ为阻尼比。

优选地，步骤(4)具体包括：

(4.1)由无功电流基准值i_qref与所述无功分量i_q的差值通过无功电流控制器中的PI控制器得到临时无功电流控制信号E_q′，且

其中k_{p_i}与k_{i_i}分别表示无功电流控制器中的PI控制器的比例系数和积分系数；

(4.2)所述临时无功电流控制信号E_q′通过电流交叉解耦控制和第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号得到无功电流控制信号E_q，且

其中，所述第二附加电压前馈优化控制支路放置于所述无功电流控制器的电压前馈端，ω₁为工频角频率，L_c为交流滤波电感，u_q表示PCC点电压的q轴分量，α_f为电压前馈的滤波系数，B(s)为所述第二附加电压前馈优化控制支路的传递函数，且

k_c为增益系数，ω_c为特征角频率，ξ为阻尼比。

优选地，所述方法还包括：对所述第一附加电压前馈优化控制支路的传递函数B(s)以及所述第二附加电压前馈优化控制支路的传递函数B(s)中的3个参数k_c、ω_c以及ξ进行优化，包括：

优化调节ω_c：根据同步机轴系振荡模态及电气阻尼分布，在离振荡模态预设范围内且电气阻尼满足预设条件的频率点设置ω_c大小，且

其中f_c为离振荡模态预设范围内且电气阻尼满足预设条件的频率点；

优化调节k_c：k_c越大，增益越大，阻尼补偿约大，抑制次同步振荡效果越好；

优化调节ξ：ξ越大，附加控制支路的通带宽度越大，提升阻尼的频段越宽，抑制次同步振荡的效果越好。

为实现上述目的，按照本发明的另一方面，提供了一种同步发电机次同步抑制系统，包括：锁相控制器、坐标变换模块、有功电流控制器、无功电流控制器、坐标逆变换模块以及PWM模块；

所述锁相控制器，用于对采集的并网变换器PCC点的三相交流电压V_PCC进行锁相处理，获得电压锁相相角θ；

所述坐标变换模块，用于对采集的所述三相交流电压V_PCC和采集的三相交流电流I_PCC进行坐标变换，获得旋转坐标系下电流的有功分量i_d和无功分量i_q以及旋转坐标系下电压的有功分量u_d和无功分量u_q；

所述有功电流控制器，用于根据有功电流基准值i_dref、所述电流的有功分量i_d、所述电压的有功分量u_d以及第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过有功电流控制器获得有功电流控制信号E_d，所述第一附加电压前馈优化控制支路放置于所述有功电流控制器的电压前馈端；

所述无功电流控制器，用于根据无功电流基准值i_qref、所述无功分量i_q、所述无功分量u_q以及第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过无功电流控制器获得无功电流控制信号E_q，所述第二附加电压前馈优化控制支路放置于所述无功电流控制器的电压前馈端；

所述坐标逆变换模块，用于对所述无功电流控制信号E_q、所述有功电流控制信号E_d和所述电压锁相相角θ进行坐标逆变换，获得三相交流内电势e_abc；

所述PWM模块，用于对三相交流内电势e_abc进行脉冲宽度调制后获得开关控制信号，以实现抑制邻近同步机的轴系次同步振荡。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明中，仅需要测量并网变换器PCC点的电压和电流的电气量，通过附加电压前馈优化控制支路实现了对同步机轴系次同步振荡的优化控制，现有数字采样技术上更为成熟，且采样更为精确。

2、本发明中，仅通过在并网变换器电压前馈附加了一条优化控制支路，增加了并网变换器的次同步阻尼的抑制能力，配合原有的有功无功控制支路，降低了对并网变换器容量或器件的需求。

3、本发明中，可以实现在同步旋转信号发生扰动初始时刻，开始进行次同步振荡控制，相比于其他通过转速信号进行反馈的抑制方案，速度更快，操作更加便捷，降低了对通信的需求。

4、本发明中，主要根据并网变换器本身的电气信号量进行次同步阻尼的增加，可以方便的扩展到其他同种类型的换流器中，且不需要对已有的换流器进行器件的升级改造。

附图说明

图1是本发明实施例公开的一种同步发电机次同步抑制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例公开的一种同步发电机次同步抑制系统的结构示意图；

图3是本发明实施例公开的一种同步发电机次同步抑制方法的电流控制器优化原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明在并网变换器与同步机电气距离较近时，通过提供一种基于并网变换器电压前馈补偿项优化的同步发电机次同步抑制方法，在不增加系统容量和不改变PI控制器参数的同时，仅在并网变换器电压前馈控制项附加一条控制支路，提升同步机电气阻尼，增加抑制同步发电机次同步振荡的抑制效果。

如图1所示是本发明实施例公开的一种同步发电机次同步抑制方法的流程示意图；在图1所示的方法中包括以下步骤：

(1)对采集的并网变换器PCC点的三相交流电压V_PCC进行锁相处理，获得电压锁相相角θ；

其中，在步骤(1)中，电压锁相相角θ为：

其中，u_q表示PCC点的q轴电压分量，k_{p_pll}表示锁相环PI控制器的比例系数，k_{i_pll}表示锁相环PI控制器的积分系数。

(2)对采集的三相交流电压V_PCC和采集的三相交流电流I_PCC进行坐标变换，获得旋转坐标系下电流的有功分量i_d和无功分量i_q以及旋转坐标系下电压的有功分量u_d和无功分量u_q；

其中，在步骤(2)中，有功分量i_d和无功分量i_q分别为：

有功分量u_d和无功分量u_q分别为：

其中，i_a、i_b以及i_c分别对应电流在三相静止坐标系中的a、b以及c相的分量，u_a、u_b以及u_c分别对应电压在三相静止坐标系中的a、b以及c相的分量。

(3)根据有功电流基准值i_dref、电流的有功分量i_d、电压的有功分量u_d以及第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过有功电流控制器获得有功电流控制信号E_d，第一附加电压前馈优化控制支路放置于有功电流控制器的电压前馈端；

其中，步骤(3)具体包括：

(3.1)由有功电流基准值i_dref与电流的有功分量i_d的差值通过有功电流控制器中的PI控制器得到临时有功电流控制信号E_d′，且

其中k_{p_i}与k_{i_i}分别表示有功电流控制器中的PI控制器的比例系数和积分系数；

(3.2)临时有功电流控制信号E_d′通过电流交叉解耦控制和第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号得到有功电流控制信号E_d，且

其中，第一附加电压前馈优化控制支路放置于有功电流控制器的电压前馈端，ω₁为工频角频率，L_c为交流滤波电感，u_d为PCC点电压的d轴分量，α_f为电压前馈的滤波系数，B(s)为第一附加电压前馈优化控制支路的传递函数，且

k_c为增益系数，ω_c为特征角频率，ξ为阻尼比。

其中，并网变换器主控制器有功外环可选择定直流母线电压和定有功功率控制，或者其他控制器。以采用定直流母线电压控制为例，根据直流母线参考电压U_dcref和直流母线电压U_dc获得有功电流指令值i_dref，

若有功外环为定有功功率控制，则根据有功功率参考功率P_ref和有功功率P获得有功电流基准值i_dref2。

(4)根据无功电流基准值i_qref、无功分量i_q、无功分量u_q以及第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过无功电流控制器获得无功电流控制信号E_q，第二附加电压前馈优化控制支路放置于无功电流控制器的电压前馈端；

其中，步骤(4)具体包括：

(4.1)由无功电流基准值i_qref与无功分量i_q的差值通过无功电流控制器中的PI控制器得到临时无功电流控制信号E_q′，且

其中k_{p_i}与k_{i_i}分别表示无功电流控制器中的PI控制器的比例系数和积分系数；

(4.2)临时无功电流控制信号E_q′通过电流交叉解耦控制和第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号得到无功电流控制信号E_q，且

其中，第二附加电压前馈优化控制支路放置于无功电流控制器的电压前馈端，ω₁为工频角频率，L_c为交流滤波电感，u_q表示PCC点电压的q轴分量，α_f为电压前馈的滤波系数，B(s)为第二附加电压前馈优化控制支路的传递函数，且

k_c为增益系数，ω_c为特征角频率，ξ为阻尼比。

其中，并网变换器主控制器无功外环可选择定无功功率控制和定交流电压控制，或者其他控制器。以采用定无功功率控制为例，根据无功功率参考功率Q_ref和无功功率Q获得无功电流指令值i_qref，

若为定交流电压控制，根据交流电压参考电压U_ref和交流电压U获得有功电流基准值i_qref2。

(5)对无功电流控制信号E_q、有功电流控制信号E_d和电压锁相相角θ进行坐标逆变换，获得三相交流内电势e_abc；

(6)对三相交流内电势e_abc进行脉冲宽度调制后获得开关控制信号，以实现抑制邻近同步机的轴系次同步振荡。

在一个可选的实施方式中，该方法还包括：对第一附加电压前馈优化控制支路的传递函数B(s)以及第二附加电压前馈优化控制支路的传递函数B(s)中的3个参数k_c、ω_c以及ξ进行优化，包括：

优化调节ω_c：根据同步机轴系振荡模态及电气阻尼分布，在离振荡模态预设范围内且电气阻尼满足预设条件的频率点设置ω_c大小，且

其中f_c为离振荡模态预设范围内且电气阻尼满足预设条件的频率点；

其中，预设范围以及预设条件可以根据需要进行确定，优选地，在靠近振荡模态且电气阻尼较低的频率点设置ω_c的大小，ω_c的范围为0～1。

优化调节k_c：k_c越大，增益越大，阻尼补偿约大，抑制次同步振荡效果越好；

其中，具体参数调节根据实际电气阻尼大小进行设计，k_c取值大于0。

优化调节ξ：ξ越大，附加控制支路的通带宽度越大，提升阻尼的频段越宽，抑制次同步振荡的效果越好。

其中，ξ取值大于0。

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。

图2是一种基于并网变换器电压前馈补偿项优化的同步发电机次同步抑制系统的结构示意图。1表示并网变换器，连接在主变压器的低压侧；其中11为电压测量装置，用来测量并网变换器端口PCC点电压，为提取同步旋转信号和锁相角做准备；12为电流测量装置，用来测量并网变换器输出电流；13为并网变换器主电路拓扑，该拓扑可以是两电平VSC换流器，也可以是MMC等多电平电压源型换流器；2表示主变压器，用来连接并网变换器和系统侧，低压侧连接并网变换器，高压侧连接外部系统；3表示并网变换器外部系统，里面包含同步发电机等电源设备；4表示坐标变换模块，测量装置11、12检测到的并网变换器端口的电气分量，三相电压信号通过41、42坐标变换装置得到锁相旋转坐标系下的电压分量u_d、u_q，三相电流信号通过43、44坐标变换装置得到锁相旋转坐标系下的电流分量i_d、i_q；5表示并网变换器的主要控制环路，51表示锁相控制器，对无功电压分量uq进行控制得到用于坐标变换的锁相角θ，并网变换器控制结构中有功外环可以选择定直流电压控制器和定有功功率控制器，以定直流电压控制器为例来说明，直流电压指令值和直流电压测量值的差值通过PI控制器52，得到内环有功电流控制器参考值，无功外环控制器可以先选择定交流电压和定无功功率控制器，以定无功功率控制器为例来说明，无功功率测量值和无功功率参考值通过PI控制器54，得到内环无功电流控制器参考值，主控制器内环电流控制器根据前述外环控制得到的参考值和实际值通过电流控制器53、55，得到内电势锁相旋转坐标系下分量E_d、E_q，并通过坐标反变换控制器56得到调制所需的三相交流电压信号e_abc，并经过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)模块57产生控制全控型开关器件的开关信号，使该装置输出需要的电流信号。

图3是本发明实施例提供的一种基于并网变换器电压前馈补偿项优化的同步发电机次同步抑制方法的电流控制器优化原理框图。21表示有功电流控制器，有功电流测量值和有功电流参考值通过PI控制器211，得到临时内电势有功分量，再加上包括附加优化控制指路的电压前馈项212、项214和电流交叉解耦项213，得到内电势锁相旋转坐标系下有功分量E_d；22表示无功电流控制器，无功电流测量值和无功电流参考值的差值，通过PI控制器221，得到临时内电势无功分量，再加上包括附加优化控制指路的电压前馈项222、项224和电流交叉解耦项223，得到内电势锁相旋转坐标系下无功分量E_q；23表示本发明模块的具体结构，通过次同步分量检测模块231分析端电压信号Vpcc中的次同步分量，并通过参数优化模块232得到优化后的ξ、ω_c、k_c附加电压前馈优化控制支路参数，将优化的参数赋予到附加电压前馈优化模块项214和项224，端电压分量通过233得到电压前馈优化控制项，该优化控制项加在无功电流控制器中，通过调整参数的值可以提供整的电气阻尼，从而有效抑制次同步振荡。

具体实施步骤如下：

如图2、图3所示，基于并网变换器电压前馈补偿项优化的同步发电机次同步抑制方法的主要步骤为：

一、获取并网变换器输出电气信号量；

并网变换器输出电气信号量包括PCC点电压Vpcc，输出电流Ipcc，电压测量装置11用来测量并网变换器PCC点电压信号，电流测量装置12用来测量并网变换器输出电流；

二、并网变换器电流环无功电流控制设计；

通过步骤一得到的电气信号量，经过231次同步分量检测模块和232参数优化模块得到电压前馈优化控制支路参数，电压前馈优化控制模块233使用优化的参数得到电压前馈附加优化控制支路加在电压前馈上，过调整参数的值可以提供整的电气阻尼，从而有效抑制次同步振荡；

三、并网变换器主控制器设计；

并网变换器主要的控制环路为模块5，无功电压分量u_q经过锁相控制器51得到用于坐标变换的锁相角θ，并网变换器控制结构中有功外环可以选择定直流电压控制器和定有功功率控制器，以定直流电压控制器为例来说明，直流电压指令值和直流电压测量值的差值通过PI控制器52，得到内环有功电流控制器参考值，无功外环控制器可以先选择定交流电压和定无功功率控制器，以定无功功率控制器为例来说明，无功功率测量值和无功功率参考值通过PI控制器54，得到内环无功电流控制器参考值，主控制器内环电流控制器根据前述外环控制得到的参考值和实际值通过电流控制器53、55，得到内电势锁相旋转坐标系下分量E_d、E_q，并通过坐标反变换控制器56得到调制所需的三相交流电压信号e_abc，并经过PWM模块57产生控制全控型开关器件的开关信号，使该装置输出需要的电流信号。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种同步发电机次同步抑制方法，其特征在于，用于抑制装置引起的次同步振荡，包括：

(1)对采集的并网变换器PCC点的三相交流电压V_PCC进行锁相处理，获得电压锁相相角θ；

(2)对采集的所述三相交流电压V_PCC和采集的三相交流电流I_PCC进行坐标变换，获得旋转坐标系下电流的有功分量i_d和无功分量i_q以及旋转坐标系下电压的有功分量u_d和无功分量u_q；

(3)根据有功电流基准值i_dref、所述电流的有功分量i_d、所述电压的有功分量u_d以及第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过有功电流控制器获得有功电流控制信号E_d，所述第一附加电压前馈优化控制支路放置于所述有功电流控制器的电压前馈端；

步骤(3)具体包括：

(3.1)由有功电流基准值i_dref与所述电流的有功分量i_d的差值通过有功电流控制器中的PI控制器得到临时有功电流控制信号E_d′，且

(3.2)所述临时有功电流控制信号E_d′通过电流交叉解耦控制和第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号得到有功电流控制信号E_d，且

(4)根据无功电流基准值i_qref、所述无功分量i_q、所述无功分量u_q以及第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过无功电流控制器获得无功电流控制信号E_q，所述第二附加电压前馈优化控制支路放置于所述无功电流控制器的电压前馈端；

步骤(4)具体包括：

(4.1)由无功电流基准值i_qref与所述无功分量i_q的差值通过无功电流控制器中的PI控制器得到临时无功电流控制信号E_q′，且

(4.2)所述临时无功电流控制信号E_q′通过电流交叉解耦控制和第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号得到无功电流控制信号E_q，且

(5)对所述无功电流控制信号E_q、所述有功电流控制信号E_d和所述电压锁相相角θ进行坐标逆变换，获得三相交流内电势e_abc；

(6)对三相交流内电势e_abc进行脉冲宽度调制后获得开关控制信号，以实现抑制邻近同步机的轴系次同步振荡；

其中，k_{p_i}表示有功电流控制器或无功电流控制器中的PI控制器的比例系数，k_{i_i}表示有功电流控制器或无功电流控制器中的PI控制器的积分系数；ω₁为工频角频率，L_c为交流滤波电感，u_d为PCC点电压的d轴分量，α_f为电压前馈的滤波系数；B(s)为所述第一附加电压前馈优化控制支路或所述第二附加电压前馈优化控制支路的传递函数，且

k_c为增益系数，ω_c为特征角频率，ξ为阻尼比。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电压锁相相角θ为：

其中，u_q表示PCC点的q轴电压分量，k_{p_pll}表示锁相环PI控制器的比例系数，k_{i_pll}表示锁相环PI控制器的积分系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述有功分量i_d和所述无功分量i_q分别为：

所述有功分量u_d和所述无功分量u_q分别为：

其中，i_a、i_b以及i_c分别对应电流在三相静止坐标系中的a、b以及c相的分量，u_a、u_b以及u_c分别对应电压在三相静止坐标系中的a、b以及c相的分量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述第一附加电压前馈优化控制支路的传递函数B(s)以及所述第二附加电压前馈优化控制支路的传递函数B(s)中的3个参数k_c、ω_c以及ξ进行优化，包括：

优化调节ω_c：根据同步机轴系振荡模态及电气阻尼分布，在离振荡模态预设范围内且电气阻尼满足预设条件的频率点设置ω_c大小，且

其中f_c为离振荡模态预设范围内且电气阻尼满足预设条件的频率点；

优化调节k_c：k_c越大，增益越大，阻尼补偿约大，抑制次同步振荡效果越好；

优化调节ξ：ξ越大，附加控制支路的通带宽度越大，提升阻尼的频段越宽，抑制次同步振荡的效果越好。

5.一种同步发电机次同步抑制系统，其特征在于，用于抑制装置引起的次同步振荡，包括：锁相控制器、坐标变换模块、有功电流控制器、无功电流控制器、坐标逆变换模块以及PWM模块；

所述锁相控制器，用于对采集的并网变换器PCC点的三相交流电压V_PCC进行锁相处理，获得电压锁相相角θ；

所述坐标变换模块，用于对采集的所述三相交流电压V_PCC和采集的三相交流电流I_PCC进行坐标变换，获得旋转坐标系下电流的有功分量i_d和无功分量i_q以及旋转坐标系下电压的有功分量u_d和无功分量u_q；

所述有功电流控制器，用于根据有功电流基准值i_dref、所述电流的有功分量i_d、所述电压的有功分量u_d以及第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过有功电流控制器获得有功电流控制信号E_d，所述第一附加电压前馈优化控制支路放置于所述有功电流控制器的电压前馈端；

所述无功电流控制器，用于根据无功电流基准值i_qref、所述无功分量i_q、所述无功分量u_q以及第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号，通过无功电流控制器获得无功电流控制信号E_q，所述第二附加电压前馈优化控制支路放置于所述无功电流控制器的电压前馈端；

所述坐标逆变换模块，用于对所述无功电流控制信号E_q、所述有功电流控制信号E_d和所述电压锁相相角θ进行坐标逆变换，获得三相交流内电势e_abc；

所述PWM模块，用于对三相交流内电势e_abc进行脉冲宽度调制后获得开关控制信号，以实现抑制邻近同步机的轴系次同步振荡；

所述有功电流控制器获得有功电流控制信号E_d，具体包括：由有功电流基准值i_dref与所述电流的有功分量i_d的差值通过有功电流控制器中的PI控制器得到临时有功电流控制信号E_d′，且

所述临时有功电流控制信号E_d′通过电流交叉解耦控制和第一附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号得到有功电流控制信号E_d，且

所述无功电流控制器获得无功电流控制信号E_q，具体包括：由无功电流基准值i_qref与所述无功分量i_q的差值通过无功电流控制器中的PI控制器得到临时无功电流控制信号E_q′，且

所述临时无功电流控制信号E_q′通过电流交叉解耦控制和第二附加电压前馈优化控制支路的电压前馈控制信号得到无功电流控制信号E_q，且

其中，k_{p_i}表示有功电流控制器或无功电流控制器中的PI控制器的比例系数，k_{i_i}表示有功电流控制器或无功电流控制器中的PI控制器的积分系数；ω₁为工频角频率，L_c为交流滤波电感，u_d为PCC点电压的d轴分量，α_f为电压前馈的滤波系数；B(s)为所述第一附加电压前馈优化控制支路或所述第二附加电压前馈优化控制支路的传递函数，且

k_c为增益系数，ω_c为特征角频率，ξ为阻尼比。

Images