CN111769596B - 一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法及系统，涉及风力发电系统技术领域，所述方法包括：采集双馈风系统的系统数据；根据系统数据，分别确定第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息；分别根据第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息，确定第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数；利用第一能量控制参数控制风速引起的能量振荡；利用第二能量控制参数控制风机位置引起的能量振荡；利用第三能量控制参数控制转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡。本发明提供的技术方案能够提高双馈风电场次同步振荡的抑制效率。

Description

一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法及系统

技术领域

本发明涉及风力发电系统技术领域，尤其涉及一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法及系统。

背景技术

双馈风电场并网运行时极易受到外界扰动而产生次同步振荡，因此对振荡抑制策略的研究是目前风电场振荡研究的重点方向。

风机在出厂前通常会预先设置以下参数，目前大多数控制策略均为直接调整风机的预设参数，而实际运行的风机很难直接对这些预设参数进行调整。此外，当前控制策略主要考虑单台机组的控制参数影响，并未计及机组之间的运行状态差异以及机组间控制策略的协同配合，因而其控制策略不能应用于多台风机同时工作的场景。上述原因降低了双馈风电场次同步振荡的抑制效率

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法及系统，以提高双馈风电场次同步振荡的抑制效率。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法，包括：

采集双馈风系统的系统数据；

根据所述系统数据，分别确定第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息，其中，所述第一能量振荡信息对应于风速引起的能量振荡，所述第二能量振荡信息对应于风机位置引起的能量振荡，所述第三能量振荡信息对应于转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡；

分别根据所述第一能量振荡信息、所述第二能量振荡信息和所述第三能量振荡信息，确定第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数；

利用所述第一能量控制参数控制风速引起的能量振荡；

利用所述第二能量控制参数控制风机位置引起的能量振荡；

利用所述第三能量控制参数控制转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡。

进一步地，所述系统数据，包括：风机出口电压、电流的次/超同步分量的幅值U_-、U₊、I_-、I₊；风机出口电压次/超同步分量的初相位

风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差ω，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；锁相环动态角次/超同步分量的幅值A_θ-、A_θ+；转子电流dq轴分量稳态值I_rd0、I_rq0；转子电流幅值I_r0；定子电流幅值I_s0；定子旋转角速度ω_s；转子旋转角速度ω_r；转差角速度ω′＝ω_s-ω_r；第k台机组并网连接电抗两端相角差Δθ_k；第k台机组锁相环的比例、积分参数k_{pθ_k}、 k_{pθ_i}；风机电流内环比例积分参数K_il；双馈风机的漏磁系数σ；转子自感 L_r中的一个或多个。

进一步地，根据所述系统数据，分别确定公式1和公式2；

公式1为：

公式2为：

其中，W1和W2之和均为振荡过程中受转子侧变流器前馈解耦项控制影响的能量变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；I_rd0、I_rq0为转子电流dq轴分量稳态值； I_r0为转子电流幅值；I_s0为定子电流幅值；σ为双馈风机的漏磁系数；L_r为转子自感；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量。

进一步地，根据所述公式1和所述公式2，得到公式3，所述公式3 为：

其中，W₁′为振荡过程中利用第一能量控制参数进行控制后能量的变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；I_rd0、I_rq0为转子电流dq轴分量稳态值；I_r0为转子电流幅值；I_s0为定子电流幅值；σ为双馈风机的漏磁系数；L_r为转子自感； K_energy为第一控制参数；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量。

进一步地，根据所述系统数据，确定公式4：

其中，Δθ_PLL为锁相环相角变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/ 超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；k_{pθ_k}为第k台机组锁相环的比例；k_{iθ_k}为第k台机组锁相环的积分参数。

进一步地，根据所述公式4和所述系统数据，确定公式5：

其中，W₂′为利用第二能量控制参数进行控制后能量的变化量，Δθ_PLL为锁相环相角变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；A_θk-为第k台风机锁相环动态角次同步分量的幅值；

为风机出口电流次同步分量的初相位、

为风机出口电压次同步分量的初相位；k_{pθ_k}为第k台机组锁相环的比例参数；k_{iθ_k}为第k台机组锁相环的积分参数；U_k-第k台风机出口电压的次同步分量的幅值；U_sd0k第k台风机定子电压d轴分量的稳态值；K_u为第二能量控制参数。

进一步地，根据所述系统数据，确定公式6：

其中，W为振荡过程中受转子侧换流器电流内环控制参数影响的能量变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；I_rq0为转子电流dq轴分量稳态值；I_r0为转子电流幅值； L_r为转子自感；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量；K_il为风机电流内环比例积分参数。

进一步地，根据所述公式6和所述系统数据，确定公式7：

其中，W₃′为利用第三能量控制参数进行控制后能量的变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；I_rq0为转子电流dq轴分量稳态值；I_r0为转子电流幅值； L_r为转子自感；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量；K_il为风机电流内环比例积分参数；K_e′_nergy为第三能量控制参数。

进一步地，根据风场总能量变化量中的非周期分量，所述第一能量控制参数、所述第二能量控制参数和第三能量控制参数，确定目标函数，所述目标函数以所述第一能量控制参数、所述第二能量控制参数和第三能量控制参数为自变量，以所述风场总能量变化量中的非周期分量为因变量；

根据约束条件，对所述目标函数求解，得到所述第一能量控制参数、所述第二能量控制参数和第三能量控制参数的数值；

所述约束条件为：

式中

代表并网系统应满足有功无功潮流等式约束； l_min＜l＜l_max代表风机正常运行需要满足的不等式约束，l包括风机并网点电压U_n、并网点电压相角θ_n、系统频率f、有功功率P、无功功率Q等系统状态变量，l_min、l_max为对应的系统状态变量的上、下限；α代表决策变量集合，待优化的附加能量支路参数将在该集合中取值。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于附加能量支路的双馈风电场控制系统，系统包括：采集模块，数据处理模块和控制模块；

所述采集模块用于采集双馈风系统的系统数据；

所述数据处理模块用于根据所述系统数据，分别确定第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息，其中，所述第一能量振荡信息对应于风速引起的能量振荡，所述第二能量振荡信息对应于风机位置引起的能量振荡，所述第三能量振荡信息对应于转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡；分别根据所述第一能量振荡信息、所述第二能量振荡信息和所述第三能量振荡信息，确定第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数；

所述控制模块用于利用所述第一能量控制参数控制风速引起的能量振荡、利用所述第二能量控制参数控制风机位置引起的能量振荡、利用所述第三能量控制参数控制转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡。

本发明技术方案的有益效果：本发明公开了一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法及系统，在原有电路基础上附加多个能量控制逻辑。通过附加的能量控制逻辑针对风机位置引起的能量振荡，风机位置引起的能量振荡和参数控制转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡进行能量控制，从而在风机进入振荡状态后，快速抵消能量振荡，以提高双馈风电场次同步振荡的抑制效率。同时，上述方法还考虑到风机位置，即考虑到并联风机之间的相互影响，使得上述方法不仅可以应用与单个风机的场景，还能应用于多个风机的场景。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明提供的一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的两机并网系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的三机并网系统的结构示意图；

图4a为本发明实施例提供的风速变化附加能量支路前后双馈风电场端口电流电压变化对比图；

图4b为本发明实施例提供的风机位置变化附加能量支路前后双馈风电场端口电流电压变化对比图；

图4c为本发明实施例提供的电流环参数变化附加能量支路前后双馈风电场端口电流电压变化对比图；

图5为本发明实施例提供的附加能量支路控制参数优化前后风电场端口功率对比图；

图6为本发明实施例提供的附加能量支路控制参数优化前后风电场端口能量对比图。

图7为本发明实施例提供的一种基于附加能量支路的双馈风电场控制系统。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例提供了一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101、采集双馈风系统的系统数据。

在本发明实施例中，采集的双馈风系统的系统数据包括：风机出口电压、电流的次/超同步分量的幅值U_-、U₊、I_-、I₊；风机出口电压次/ 超同步分量的初相位

风机出口电压电流基频分量与次/超同步电压电流角频率之差ω；锁相环动态角次/超同步分量的幅值A_θ-、A_θ+；转子电流dq轴分量稳态值I_rd0、I_rq0；转子电流幅值I_r0；定子电流幅值I_s0；定子旋转角速度ω_s；转子旋转角速度ω_r；转差角速度ω′＝ω_s-ω_r；第k台机组并网连接电抗两端相角差Δθ_k；第k台机组锁相环的比例、积分参数k_{pθ_k}、k_{pθ_i}；风机电流内环比例积分参数K_il；双馈风机的漏磁系数σ；转子自感L_r中的一个或多个。

步骤102，根据所述系统数据，分别确定第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息。

步骤103、分别根据所述第一能量振荡信息、所述第二能量振荡信息和所述第三能量振荡信息，确定第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数。

在本发明实施例中，第一能量振荡信息和第一能量控制参数相关联并对应于风速引起的能量振荡，第二能量振荡信息和第二能量控制参数相关联并对应于风机位置引起的能量振荡，第三能量振荡信息和第三能量控制参数相关联并对应于转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡。

对于风机风速，其对能量变化的影响主要通过前馈解耦项来产生，故需要针对该项进行补偿。前馈解耦项在振荡过程中产生的能量变化量如下：

公式1：

公式2：

公式1和公式2中的两项能量主要来源于前馈解耦项。由于前馈解耦项在控制器中主要作用在转子电压dq轴分量上，故在不改变前馈解耦项的情况下，加入附加能量支路。

加入第一能量控制参数K_energy后，前馈解耦项变为公式3：

其中，W1和W2之和均为振荡过程中受转子侧变流器前馈解耦项控制影响的能量变化量，W₁′为利用第一能量控制参数进行控制后能量的消耗量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；I_rd0、I_rq0为转子电流dq轴分量稳态值；I_r0为转子电流幅值；I_s0为定子电流幅值；σ为双馈风机的漏磁系数；L_r为转子自感；K_energy为第一能量控制参数；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量。

当存在两个风机时，如图2所示，双馈风机(DFIG)定子侧直接接入电网系统，转子侧通双向变频器接入所需低频励磁电流，定子与转子两侧都可能有能量的馈送。机侧换流器(RSC)主要控制发电机定子侧输出的有功功率和无功功率，网侧换流器(GSC)主要控制发电机端口电压、电流的波形。各风机产生次同步扰动时，这部分扰动分量会分为两个部分，一部分流入公共电网，另一部分流入相邻的风机，记作Δi_ssr。由此可见，当并联风机的数量不小于3时，不同位置的风机接收到的Δi_ssr是不一样的，因而在控制能量时，需要考虑风机的位置。

对于风机接入位置，其主要通过影响机端锁相环相角值来影响能量。能量表达式为锁相环动态角度的积分，锁相环动态角的变化将会影响该风机总能量，故可以通过直接在锁相环控制系统中接入附加能量支路来补偿风机接入位置带来的影响。风机机端测得的锁相环相角变化量如公式4所示：

其中，Δθ_PLL为锁相环相角变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/ 超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；k_{pθ_k}为第k台机组锁相环的比例；k_{iθ_k}为第k台机组锁相环的积分参数。

为了不影响锁相环的工作状态，故不对原始控制参数部分进行调整，考虑对输入定子电压进行修正，在定子电压进入控制环节前接入一条新的附加能量支路。若连接电抗值刚好导致机组等幅振荡时定子电压值为 u_sd0，则当连接电抗进一步增大后，定子电压修正系数应满足

从而补偿位置带来的影响，提高机组稳定性。

加入第二能量控制参数K_u后，该部分的能量表达式如公式5所示：

其中，W₂′为利用第二能量控制参数进行控制后能量的变化量，Δθ_PLL为锁相环相角变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；A_θk-为第k台风机锁相环动态角次同步分量的幅值；

为风机出口电流次同步分量的初相位、

为风机出口电压次同步分量的初相位；k_{pθ_k}为第k台机组锁相环的比例参数；k_{iθ_k}为第k台机组锁相环的积分参数；U_k-第k台风机出口电压的次同步分量的幅值；U_sd0k第k台风机定子电压d轴分量的稳态值；K_u为第二能量控制参数。

对于转子侧变流器的电流内环控制参数影响，将受电流内环影响的能量表达式如公式6所示：

其中，W为振荡过程中受转子侧换流器电流内环控制参数影响的能量变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；I_rq0为转子电流dq轴分量稳态值；I_r0为转子电流幅值； L_r为转子自感；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量；K_il为风机电流内环比例积分参数。

由公式6可知，电流环控制参数通过转子电流q轴分量作用，生成转子电压q轴分量，故应在i_rq处增加控制支路。

加入第三能量控制参数K_e′_nergy后，该部分的能量表达式如公式7所示：

其中，W₃′为利用第三能量控制参数进行控制后能量的变化量，ω为风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差，ω＝ω₀-ω_-＝ω₊-ω₀；I_rq0为转子电流dq轴分量稳态值；I_r0为转子电流幅值； L_r为转子自感；A_θ-、A_θ+为锁相环动态角次/超同步分量的幅值；

为风机出口电压次/超同步分量的初相位；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量；K_il为风机电流内环比例积分参数；K_e′_nergy为第三能量控制参数。

步骤104、利用所述第一能量控制参数控制风速引起的能量振荡，利用所述第二能量控制参数控制风机位置引起的能量振荡，利用所述第三能量控制参数控制转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡。

在实际操作中，上述各参数的值为根据预设取值范围内的随机值，为了进步提高控制精度，在本发明实施例中，根据风场总能量变化量中的非周期分量，第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数，确定目标函数，目标函数以第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数为自变量，以风场总能量变化量中的非周期分量为因变量。根据约束条件，对目标函数求解，得到第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数的数值。在求解过程会利用一些常规的计算模型。

综合上述公式1-7，可得到含附加能量支路的风场总能量非周期分量表达式如公式8所示：

则，目标函数如公式9所示：

考虑到兼顾系统的基频特性，如风场并网点电压水平、有功无功约束、系统频率波动在正常范围内等，约束条件如下所示：

式中

代表并网系统应满足有功无功潮流等式约束； l_min＜l＜l_max代表风机正常运行需要满足的不等式约束，l包括风机并网点电压U_n、并网点电压相角θ_n、系统频率f、有功功率P、无功功率Q等系统状态变量，l_min、l_max为系统状态变量的上、下限；α代表决策变量集合，待优化的附加能量支路参数将在该集合中取值。

为了更好地说明本发明实施例提供的技术方案，如图3所示，以三机并网系统为例，通过改变不同参数测试对应附加能量支路的正确性，并对风电场级多机附加能量支路参数协同优化方法进行验证。

设t＝1s时DFIG1受扰发生次同步振荡，扰动变量分别为风速、风机位置、电流环参数。t＝1.5s时，运行能量补偿模块，各附加能量支路的增益分别整定为：K_energy＝0.46，K_e′_nergy＝0.75，K_u＝0.29。投入附加能量支路与未投入附加能量支路时DFIG1端口电流、电压d轴分量变化对比图如图 7所示。

从图4可以看出，通过投入对应的附加能量支路可以有效地对风速引起的能量振荡、风机位置引起的能量振荡以及转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡的进行控制，使得风机在受扰发生次同步振荡后可以迅速恢复稳定运行，从而大大提高了机组运行的稳定性，验证了机组级附加能量支路的正确性。

在本发明实施例中，还要对各参数优化以保证在约束条件下目标函数的函数值最小。例如，结合蝙蝠优化算法对附加能量支路的控制参数进行优化。具体地，

步骤1)：将风场内的每台风电机组等效为蝙蝠个体，待优化的附加能量支路控制参数K_{energy_k}、K_e′_{nergy_k}和K_{u_k}作为蝙蝠的初始位置向量x，并设置算法的初始参数；

步骤2)：利用下述公式计算蝙蝠的脉冲频率、位置和速度；

公式10：

f_i＝f_min+(f_max-f_min)β

公式11：

x_i(t+1)＝x_i(t)+v_i(t)

公式12

v_i(t+1)＝v_i(t)+(x_i(t)-x_*)f_i

式中β为随机数，范围取0到1之间；f_min、f_max分别为脉冲频率的最小值和最大值。

步骤3)：计算每只蝙蝠的适应度函数，也就是目标函数ΔW_1i。

步骤4)：随机生成一个数j，若j＞r_i ⁰，则根据式(13)在最佳解附近形成一个新解x_new，如公式13所示：

x_new＝x_old+εA^t

式中r_i ⁰为第i只蝙蝠声波频度最大值；ε为随机数，范围取-1到1之间；A_i为第i只蝙蝠声波脉冲的幅值。

步骤5)：如果j＞A_i且ΔW₁(x_new)＞ΔW₁(x_i)，则接受x_new，并利用下述公式调整r_i和A_i；

公式14：

公式15：

式中α∈(0，1)为幅值衰减系数；A_i为第i只蝙蝠声波脉冲的幅值；

为第i只蝙蝠声波频度最大值；γ为声波频度增加系数。

步骤6)：根据当前位置对蝙蝠进行排序，找到最优解x_*；

步骤7)：判断是否达到最大迭代次数，若满足则退出，并输出最优附加能量支路参数组合x_*和能量变化量最小值ΔW_{1_min}，否则返回子步骤 2)继续执行。

设t＝1s时双馈风电场受扰发生次同步振荡，t＝1.5s时，运行多参数协同优化模块，经优化后三台风机附加能量支路参数分别为： K_{energy_1}＝0.41，K_e′_{nergy_1}＝0.83，K_{u_1}＝0.39；K_{energy_2}＝0.26，K_e′_{nergy_2}＝1.18， K_{u_2}＝0.35；K_{energy_3}＝0.6，K_e′_{nergy_3}＝0.78，K_{u_3}＝0.17。优化前后风电场端口功率和能量变化对比图如图5、图6所示。

从图5、图6可以看出，通过全局优化得到的各台风机附加能量支路在风电场发生次同步振荡后可以快速、有效地抑制次同步振荡的进一步发展，对导致失稳的能量进行有针对性的消耗后，可以迅速提高风电场的整体阻尼，从而使风电并网系统恢复稳定运行，验证风场级多机附加能量支路参数协同优化方法的正确性。其具体数据为在振荡发生0.5s后，开始减缓振荡，振荡发生1s后，能量恢复至稳定状态，整个振荡的过程中功率浮动范围为-0.1-0.1p.u.。而现有技术中通常在振荡发生后1～5s时才开始振荡收敛，功率浮动范围在-0.2-0.2p.u.。因此相比于现有技术，本发明提供的技术方案提高了双馈风电场次同步振荡的抑制效率。

如图7所示，本申请实施例提供了一种基于附加能量支路的双馈风电场控制系统，包括：采集模块701，数据处理模块702和控制模块703；

采集模块701用于采集双馈风系统的系统数据；

数据处理模块702用于根据系统数据，分别确定第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息，其中，第一能量振荡信息对应于风速引起的能量振荡，第二能量振荡信息对应于风机位置引起的能量振荡，第三能量振荡信息对应于转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡；分别根据第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息，确定第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数；

控制模块703用于利用第一能量控制参数控制风速引起的能量振荡；利用第二能量控制参数控制风机位置引起的能量振荡；利用第三能量控制参数控制转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡。

需要说明的是，图7中基于附加能量支路的双馈风电场控制系统可以执行上述任一实施例提供的基于附加能量支路的双馈风电场控制方法。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例中方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于附加能量支路的双馈风电场控制方法，其特征在于，包括：

采集双馈风系统的系统数据；

根据所述系统数据，分别确定第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息，其中，所述第一能量振荡信息对应于风速引起的能量振荡，所述第二能量振荡信息对应于风机位置引起的能量振荡，所述第三能量振荡信息对应于转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡；

分别根据所述第一能量振荡信息、所述第二能量振荡信息和所述第三能量振荡信息，确定第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数；

利用所述第一能量控制参数控制风速引起的能量振荡；

利用所述第二能量控制参数控制风机位置引起的能量振荡；

利用所述第三能量控制参数控制转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡；

所述根据所述系统数据，确定第一能量振荡信息,包括：

根据所述系统数据，通过公式1和公式2确定第一能量振荡信息；

公式1为：

公式2为：

其中，W1和W2之和为振荡过程中受转子侧变流器前馈解耦项控制影响的能量变化量；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量；

所述根据所述系统数据，确定第二能量振荡信息,包括：

根据所述系统数据，通过公式4确定锁相环相角变化量，所述公式4为：

其中，Δθ_PLL为锁相环相角变化量；k_{pθ_k}为第k台机组锁相环的比例；k_{iθ_k}为第k台机组锁相环的积分参数；

所述根据所述系统数据，确定第三能量振荡信息,包括：

根据所述系统数据，通过公式6确定第三能量振荡信息，所述公式6为：

其中，Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；K_il为风机电流内环比例积分参数；所述系统数据，包括：风机出口电压、电流的次/超同步分量的幅值U_-、U₊、I_-、I₊；风机出口电压次/超同步分量的初相位

风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差ω；锁相环动态角次/超同步分量的幅值A_θ-、A_θ+；转子电流dq轴分量稳态值I_rd0、I_rq0；转子电流幅值I_r0；定子电流幅值I_s0；定子旋转角速度ω_s；转子旋转角速度ω_r；转差角速度ω′＝ω_s-ω_r；第k台机组并网连接电抗两端相角差Δθ_k；第k台机组锁相环的比例、积分参数k_{pθ_k}、k_{iθ_k}；风机电流内环比例积分参数K_il；双馈风机的漏磁系数σ；转子自感L_r。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述第一能量振荡信息，确定第一能量控制参数，包括：

根据所述第一能量振荡信息，通过公式3得到振荡过程中利用第一能量控制参数进行控制后能量的变化量，所述公式3为：

其中，W₁′为振荡过程中利用第一能量控制参数进行控制后能量的变化量；I_r0为转子电流幅值；I_s0为定子电流幅值；K_energy为第一控制参数；。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述第二能量振荡信息，确定第二能量控制参数，包括：

根据所述第二能量振荡信息和所述系统数据，通过公式5确定第二能量控制参数，所述公式5为：

其中，W₂′为利用第二能量控制参数进行控制后能量的变化量；U_k-第k台风机出口电压的次同步分量的幅值；U_sd0k第k台风机定子电压d轴分量的稳态值；K_u为第二能量控制参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述第三能量振荡信息，确定第三能量控制参数，包括：

根据所述第三能量振荡信息和所述系统数据，通过公式7确定第三能量控制参数，所述公式7为：

其中，W₃′为利用第三能量控制参数进行控制后能量的变化量；K′_energy为第三能量控制参数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据风场总能量变化量中的非周期分量，所述第一能量控制参数、所述第二能量控制参数和第三能量控制参数，确定目标函数，所述目标函数以所述第一能量控制参数、所述第二能量控制参数和第三能量控制参数为自变量，以所述风场总能量变化量中的非周期分量为因变量；

根据约束条件，对所述目标函数求解，得到所述第一能量控制参数、所述第二能量控制参数和第三能量控制参数的数值；

所述约束条件为：

式中

代表并网系统应满足有功无功潮流等式约束；l_min＜l＜l_max代表风机正常运行需要满足的不等式约束，l包括风机并网点电压U_n、并网点电压相角θ_n、系统频率f、有功功率P、无功功率Q等系统状态变量，l_min、l_max为对应的系统状态变量的上、下限；α代表决策变量集合，待优化的附加能量支路参数将在该集合中取值；K_{energy_k}为所述并网系统中第k台风机的第一能量控制参数、K_{u_k}为所述并网系统中第k台风机的第二能量控制参数K′_{energy_k}为所述并网系统中第k台风机的第三能量控制参数。

6.一种基于附加能量支路的双馈风电场控制系统，其特征在于，所述系统包括：采集模块，数据处理模块和控制模块；

所述采集模块用于采集双馈风系统的系统数据；

所述数据处理模块用于根据所述系统数据，分别确定第一能量振荡信息、第二能量振荡信息和第三能量振荡信息，其中，所述第一能量振荡信息对应于风速引起的能量振荡，所述第二能量振荡信息对应于风机位置引起的能量振荡，所述第三能量振荡信息对应于转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡；分别根据所述第一能量振荡信息、所述第二能量振荡信息和所述第三能量振荡信息，确定第一能量控制参数、第二能量控制参数和第三能量控制参数；

所述控制模块用于利用所述第一能量控制参数控制风速引起的能量振荡、利用所述第二能量控制参数控制风机位置引起的能量振荡、利用所述第三能量控制参数控制转子侧变流器的电流内环控制参数引起的能量振荡；

所述根据所述系统数据，确定第一能量振荡信息,包括：

根据所述系统数据，通过公式1和公式2确定第一能量振荡信息；

公式1为：

公式2为：

其中，W1和W2之和为振荡过程中受转子侧变流器前馈解耦项控制影响的能量变化量；Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；Δθ_PLL为锁相环相角变化量；

所述根据所述系统数据，确定第二能量振荡信息,包括：

根据所述系统数据，通过公式4确定锁相环相角变化量，所述公式4为：

其中，Δθ_PLL为锁相环相角变化量；k_{pθ_k}为第k台机组锁相环的比例；k_{iθ_k}为第k台机组锁相环的积分参数；

所述根据所述系统数据，确定第三能量振荡信息,包括：

根据所述系统数据，通过公式6确定第三能量振荡信息，所述公式6为：

其中，Δθ_k为第k台机组并网连接电抗两端相角差；K_il为风机电流内环比例积分参数；

所述系统数据，包括：风机出口电压、电流的次/超同步分量的幅值U_-、U₊、I_-、I₊；风机出口电压次/超同步分量的初相位

风机出口电压电流基频与次/超同步电压电流角频率之差ω；锁相环动态角次/超同步分量的幅值A_θ-、A_θ+；转子电流dq轴分量稳态值I_rd0、I_rq0；转子电流幅值I_r0；定子电流幅值I_s0；定子旋转角速度ω_s；转子旋转角速度ω_r；转差角速度ω′＝ω_s-ω_r；第k台机组并网连接电抗两端相角差Δθ_k；第k台机组锁相环的比例、积分参数k_{pθ_k}、k_{iθ_k}；风机电流内环比例积分参数K_il；双馈风机的漏磁系数σ；转子自感L_r。

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