CN114024304A - 一种基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法 - Google Patents

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王庆辰
王福明
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Abstract

本发明公开了一种基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法，将双馈风力发电机的输出有功功率经过一个带通滤波器提取出振荡分量；对提取出的振荡分量进行相位补偿；将经过相位补偿之后的信号叠加在网侧逆变器的参考信号生成处。本发明将附加阻尼控制的输出信号叠加在网侧变流器的参考信号生成处，与传统控制相比极大加快了附加阻尼控制的响应速度。

Description

一种基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体为一种基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法。
背景技术
随着“碳达峰，碳中和”的提出，新能源产业得到了长足的发展，风力发电作为一种清洁，高效的能源在新能源领域获得了广泛的应用，而双馈式风力发电则是风力发电的一种重要方式，其通过网侧变流器(GSC)，转子侧变流器(RSC)可以控制风力发电机的转子中的电流，从而提高双馈式风力发电机输出的稳定性，而由于双馈式风力发电中采用了电力电子器件，由于电力电子器件的快速性，即其相较于传统的汽轮机或水轮机“惯性”较小，故其容易受外部环境变化的影响从而发生振荡。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法，以克服传统控制方式中存在的问题。
实现本发明目的的技术方案为：一种基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法，包括如下步骤：
将双馈风力发电机的输出有功功率经过一个带通滤波器提取出振荡分量；
对提取出的振荡分量进行相位补偿；
将经过相位补偿之后的信号叠加在网侧逆变器的参考信号生成处。
优选地，相位补偿的具体形式如下：
Figure BDA0003327231490000011
其中，K为比例系数；T为补偿时间常数；T1为超前时间常数；T2为滞后时间常数；m为超前滞后补偿阶数。
本发明与现有技术相比，其显著效果为：1)将附加阻尼控制的输出信号叠加在网侧变流器的参考信号生成处，与传统控制相比极大加快了附加阻尼控制的响应速度；2)采用了超前滞后的相位补偿方式，从而增加了附加阻尼控制的稳定性。
附图说明
图1为双馈式风力发电示意图。
图2为网侧变流器附加阻尼控制与主控制的结构示意图。
图3为无附加阻尼控制时发生三相故障前后的双馈风力机输出三相电压/电流波形图。
图4为无附加阻尼控制时发生三相故障前后的双馈风力机输出有功/无功功率波形图。
图5为有附加阻尼控制时发生三相故障前后的双馈风力机输出三相电压/电流波形图。
图6为有附加阻尼控制时发生三相故障前后的双馈风力机输出有功/无功功率波形图。
具体实施方式
一种基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法，以双馈式风力发电机的输出有功功率为附加阻尼控制的输入信号，具体步骤为：
将双馈式风力发电机的输出有功功率经过一个带通滤波器从而将输入信号中的振荡分量提取出来，使得附加阻尼控制在只有发生振荡的时候投入工作；
具体地，所述带通滤波器为一个低通滤波器与一个高通滤波器组成：
其低通滤波器具体形式如下所示：
Figure BDA0003327231490000021
其中s为拉普拉斯变换的复频率，ωc为低通截止频率，这里取值是126.6。
其高通滤波器具体形式如下所示：
Figure BDA0003327231490000022
其中，s为拉普拉斯变换的复频率，ωc为高通截止频率，这里取值是253.2。
如图1所示，双馈式风力发电定子绕组连接三相电网的绕线型异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成，与外部三相电网连接的变流器称为网侧变流器(GSC)，与转子绕组相连接的变流器称为转子侧变流器(RSC)，网侧变流器(GSC)，转子侧变流器(RSC)为背靠背连接。
双馈式风力发电机通过转子侧变流器(RSC)通过对风力发电机的转子注入转子电流，从而改变转子磁场的转速与转向，从而实现不同风速变化下的风力发电，网侧变流器(GSC)与外部三相电网连接，主要用以维持与转子侧变流器(RSC)背靠背连接的直流线路上的直流电压的稳定。
对提取出来的振荡信号进行超前滞后补偿，从而增加了附加阻尼控制的相位裕度以及附加阻尼控制的稳定性；
具体地，超前滞后相位补偿的具体形式如下：
Figure BDA0003327231490000031
其中，K为比例系数，这里取值是0.06；T为补偿时间常数，这里取值是10；T1为超前时间常数，这里取值是0.0207；T2为滞后时间常数，这里取值是0.0031；m为超前滞后补偿阶数，这里取值是1。
将经过处理后的信号叠加在网侧变流器的参考信号生成处，从而可以在双馈风力发电机发生振荡的时候对振荡进行抑制。
如图3所示，其为一个由33台1.5MW双馈风力发电机组成的风电场，在没有增加附加阻尼控制时，在2s时发生持续时间为0.075s的三相接地故障前后并网点处的三相电压和三相电流波形图。
如图4所示，其为一个由33台1.5MW双馈风力发电机组成的风电场，在没有增加附加阻尼控制时，在2s时发生持续时间为0.075s的三相接地故障前后并网点处的输出有功功率和输出无功功率的波形图。
如图5所示，其为一个由33台1.5MW双馈风力发电机组成的风电场，在增加了本发明所述的附加阻尼控制时，在2s时发生持续时间为0.075s的三相接地故障前后并网点处的三相电压和三相电流波形图。
如图6所示，其为一个由33台1.5MW双馈风力发电机组成的风电场，在增加了本发明所述的附加阻尼控制时，在2s时发生持续时间为0.075s的三相接地故障前后并网点处的输出有功功率和输出无功功率的波形图。

Claims (2)

1.一种基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
将双馈风力发电机的输出有功功率经过一个带通滤波器提取出振荡分量；
对提取出的振荡分量进行相位补偿；
将经过相位补偿之后的信号叠加在网侧逆变器的参考信号生成处。
2.根据权利要求1所述的基于双馈风力发电机振荡抑制的附加阻尼控制方法，其特征在于，相位补偿的具体形式如下：
Figure FDA0003327231480000011
其中，K为比例系数；T为补偿时间常数；T1为超前时间常数；T2为滞后时间常数；m为超前滞后补偿阶数。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116137444A (zh) * 2023-02-14 2023-05-19 武汉理工大学 一种优化系统频率响应的双馈风机附加有功控制系统
CN118040798A (zh) * 2024-02-05 2024-05-14 中国电力科学研究院有限公司 双馈风力发电机的附加阻尼控制方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105790288A (zh) * 2016-04-26 2016-07-20 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 抑制次同步谐振的控制方法及装置
CN109768574A (zh) * 2019-02-12 2019-05-17 重庆大学 适用于弱网下vsc并网发电系统低电压穿越振荡抑制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105790288A (zh) * 2016-04-26 2016-07-20 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 抑制次同步谐振的控制方法及装置
CN109768574A (zh) * 2019-02-12 2019-05-17 重庆大学 适用于弱网下vsc并网发电系统低电压穿越振荡抑制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116137444A (zh) * 2023-02-14 2023-05-19 武汉理工大学 一种优化系统频率响应的双馈风机附加有功控制系统
CN118040798A (zh) * 2024-02-05 2024-05-14 中国电力科学研究院有限公司 双馈风力发电机的附加阻尼控制方法及装置

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