本公開(kāi)通常涉及諸如風(fēng)力渦輪功率系統(tǒng)之類(lèi)的基于逆變器的資源，并且更特別地，涉及用于減輕連接到串聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)形成和電網(wǎng)跟蹤的基于逆變器的資源中的次同步振蕩的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)功率被認(rèn)為是目前可用的最清潔、最環(huán)境友好的能源之一，并且風(fēng)力渦輪在這方面已經(jīng)獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。現(xiàn)代風(fēng)力渦輪通常包括塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙和一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片使用已知的翼型原理捕獲風(fēng)的動(dòng)能。例如，轉(zhuǎn)子葉片通常具有翼型的橫截面輪廓，使得在操作期間，空氣在葉片之上流動(dòng)，在兩側(cè)之間產(chǎn)生壓力差。因此，從壓力側(cè)指向吸力側(cè)的升力作用在葉片上。升力在主轉(zhuǎn)子軸上生成轉(zhuǎn)矩，所述主轉(zhuǎn)子軸通常與用于產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)嚙合。

2、風(fēng)力渦輪可以被區(qū)分成兩種類(lèi)型：定速渦輪和變速渦輪。傳統(tǒng)上，變速風(fēng)力渦輪被控制為連接到功率電網(wǎng)的電流源。換句話說(shuō)，變速風(fēng)力渦輪依賴(lài)于由鎖相環(huán)(pll)檢測(cè)的電網(wǎng)頻率作為參考，并將指定量的電流注入到電網(wǎng)中。風(fēng)力渦輪的傳統(tǒng)電流源控制基于以下假設(shè)：電網(wǎng)電壓波形是具有固定頻率和幅值的基礎(chǔ)電壓波形，并且風(fēng)功率到電網(wǎng)中的滲透足夠低，以便不會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓幅值和頻率造成干擾。因此，風(fēng)力渦輪基于基礎(chǔ)電壓波形簡(jiǎn)單地將指定電流注入到電網(wǎng)中。然而，隨著風(fēng)功率的快速增長(zhǎng)，風(fēng)功率到一些電網(wǎng)中的滲透已經(jīng)增加到其中風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)對(duì)電網(wǎng)電壓和頻率具有顯著影響的程度。當(dāng)風(fēng)力渦輪位于弱電網(wǎng)中時(shí)，風(fēng)力渦輪功率波動(dòng)可能導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的幅值和頻率變化的增加。這些波動(dòng)可能不利影響pll和風(fēng)力渦輪電流控制的性能和穩(wěn)定性。

3、諸如雙饋風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)之類(lèi)的許多現(xiàn)有的可再生發(fā)電轉(zhuǎn)換器以“電網(wǎng)跟蹤”模式操作。電網(wǎng)跟蹤型裝置利用快速電流調(diào)節(jié)環(huán)路來(lái)控制與電網(wǎng)交換的有功和無(wú)功功率。更具體地，圖1圖示用于電網(wǎng)跟蹤雙饋風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的主電路和轉(zhuǎn)換器控制結(jié)構(gòu)的基本元件。如所示出的，到轉(zhuǎn)換器的有功功率參考由能源調(diào)節(jié)器(例如風(fēng)力渦輪的渦輪控制部分)產(chǎn)生。這作為轉(zhuǎn)矩參考被傳送，所述轉(zhuǎn)矩參考表示在那個(gè)時(shí)刻來(lái)自能源最大可獲得的功率中的更小者，或者來(lái)自更高級(jí)電網(wǎng)控制器的縮減命令。然后，轉(zhuǎn)換器控制確定電流的有功分量的電流參考，以實(shí)現(xiàn)期望的轉(zhuǎn)矩。因此，雙饋風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)包括以產(chǎn)生用于電流的無(wú)功分量的命令的方式來(lái)管理電壓和無(wú)功功率的功能。然后，寬帶寬電流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生用于要由轉(zhuǎn)換器施加于系統(tǒng)的電壓的命令，使得實(shí)際電流緊密追蹤命令。

4、備選地，電網(wǎng)形成型轉(zhuǎn)換器提供電壓源特性，其中控制電壓的角度和幅值以實(shí)現(xiàn)由電網(wǎng)所需的調(diào)節(jié)功能。利用這種結(jié)構(gòu)，電流將根據(jù)電網(wǎng)的需求流動(dòng)，而轉(zhuǎn)換器有助于為電網(wǎng)建立電壓和頻率。這個(gè)特性可與基于驅(qū)動(dòng)同步機(jī)器的渦輪的傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相當(dāng)。因此，電網(wǎng)形成源必須包括以下基本功能：(1)支持針對(duì)設(shè)備的額定值內(nèi)的任何電流流動(dòng)的電網(wǎng)電壓和頻率(實(shí)際和無(wú)功兩者)；(2)通過(guò)允許電網(wǎng)電壓或頻率改變而不是斷開(kāi)設(shè)備(僅當(dāng)電壓或頻率在由電網(wǎng)實(shí)體建立的界限之外時(shí)才允許斷開(kāi))來(lái)防止超出設(shè)備電壓或電流能力的操作；(3)對(duì)于任何電網(wǎng)配置或負(fù)載特性保持穩(wěn)定，包括服務(wù)于孤立負(fù)載或與其他電網(wǎng)形成源連接，以及在這樣的配置之間切換；(4)在連接到電網(wǎng)的其他電網(wǎng)形成源之中分擔(dān)電網(wǎng)的總負(fù)載；(5)穿越主要的和次要的電網(wǎng)干擾兩者，以及(6)滿足要求(1)-(5)，而不要求與電網(wǎng)中存在的其他控制系統(tǒng)快速通信，或者與電網(wǎng)配置變化相關(guān)的外部產(chǎn)生的邏輯信號(hào)。

5、在20世紀(jì)90年代早期，開(kāi)發(fā)了用于實(shí)現(xiàn)上述電網(wǎng)形成目標(biāo)的基本控制結(jié)構(gòu)，并針對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證(例如，參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利no.5798633，題為“battery?energystorage?power?conditioning?system”)。題為“system?and?method?for?control?of?agrid?connected?power?generating?system”的美國(guó)專(zhuān)利no.7804184和題為“controllerfor?controlling?a?power?converter”的美國(guó)專(zhuān)利no.9270194中公開(kāi)了對(duì)于全轉(zhuǎn)換器風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的應(yīng)用。題為“system?and?method?for?providing?grid-forming?control?for?a?doubly-feb?wind?turbine?generator”的pct/us2020/013787中公開(kāi)了對(duì)于雙饋風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)形成控制的應(yīng)用。

6、為了有效，基于電網(wǎng)形成(gfm)逆變器的資源(ibr)必須能夠保持內(nèi)部電壓相量，當(dāng)在電網(wǎng)條件下存在變化時(shí)，例如負(fù)載的突然增加/移除、導(dǎo)致相位跳變和/或頻率快速變化的電網(wǎng)連接的打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)，所述內(nèi)部電壓相量不會(huì)快速移動(dòng)。換句話說(shuō)，來(lái)自電網(wǎng)形成的資源的功率必須能夠突然改變以穩(wěn)定電網(wǎng)，其中隨后從更高級(jí)的控制功能命令到功率的隨后緩慢復(fù)位。此外，電網(wǎng)形成的資源必須能夠快速實(shí)施由于裝置的功率處理部分的約束而存在的功率限制，例如電池、太陽(yáng)能陣列和/或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的dc電壓/電流。這樣的響應(yīng)對(duì)于電網(wǎng)上的嚴(yán)重干擾(例如其中功率限制將被動(dòng)態(tài)調(diào)整以與電網(wǎng)條件相協(xié)調(diào)以用于從故障中安全恢復(fù)的故障)是需要的。此外，電網(wǎng)形成的資源應(yīng)該能夠快速跟蹤來(lái)自更高級(jí)控制的命令的變化，例如，用于阻尼風(fēng)力渦輪中的機(jī)械振動(dòng)。然而，這樣的要求可能難以實(shí)現(xiàn)。

7、此外，至少一些已知的公用電網(wǎng)包括一條或多條串聯(lián)補(bǔ)償傳輸線。連接到串聯(lián)補(bǔ)償傳輸線的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(dfig)風(fēng)力渦輪容易受到次同步振蕩的影響。因此，在某些實(shí)例中，在次同步條件下，與dfig風(fēng)力渦輪相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)可對(duì)電網(wǎng)呈現(xiàn)負(fù)電阻。這主要是由高帶寬轉(zhuǎn)子電流控制環(huán)路引起的，其增加了有效轉(zhuǎn)子側(cè)電阻。不期望的次同步有功功率振蕩可導(dǎo)致系統(tǒng)中的不穩(wěn)定性和設(shè)備損壞。其中涉及電網(wǎng)、dfig、功率轉(zhuǎn)換器和控制環(huán)路的這種次同步現(xiàn)象可以有效地?cái)嚅_(kāi)風(fēng)力渦輪與電網(wǎng)的連接。

8、鑒于前述內(nèi)容，解決前面提及的問(wèn)題的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法將在本領(lǐng)域中受到歡迎。因此，本公開(kāi)針對(duì)用于減輕連接到串聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)形成和電網(wǎng)跟蹤的基于逆變器的資源中的次同步功率振蕩的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分地闡述，或者可以由描述顯而易見(jiàn)，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐來(lái)了解。

2、在一個(gè)方面中，本公開(kāi)針對(duì)一種用于減輕經(jīng)由串聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)連接連接到電力網(wǎng)的基于逆變器的資源中的次同步功率振蕩的方法?；谀孀兤鞯馁Y源具有功率轉(zhuǎn)換器和發(fā)電機(jī)。方法包括經(jīng)由控制器確定用于功率轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子電流命令。方法還包括經(jīng)由控制器的軟件模塊將至少一個(gè)定子電流分量應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子電流命令，以提供主動(dòng)阻尼來(lái)減輕基于逆變器的資源中的次同步功率振蕩。此外，方法包括經(jīng)由控制器根據(jù)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子電流命令和至少一個(gè)定子電流分量來(lái)確定用于基于逆變器的資源的至少一個(gè)電壓命令。此外，方法包括至少部分基于電壓命令經(jīng)由控制器控制基于逆變器的資源。應(yīng)當(dāng)理解，方法可以進(jìn)一步包括本文中描述的附加特征和/或步驟中的任何。

3、在另一方面中，本公開(kāi)針對(duì)一種用于減輕經(jīng)由串聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)連接連接到電力網(wǎng)的基于逆變器的資源中的次同步功率振蕩的方法?；谀孀兤鞯馁Y源具有功率轉(zhuǎn)換器和發(fā)電機(jī)。方法包括經(jīng)由控制器接收發(fā)電機(jī)在次同步條件下正經(jīng)歷負(fù)電阻的指示。此外，方法包括經(jīng)由控制器在次同步條件下通過(guò)減小有效轉(zhuǎn)子電阻來(lái)補(bǔ)償負(fù)電阻，其中減小有效轉(zhuǎn)子電阻是通過(guò)將虛擬電阻與有效轉(zhuǎn)子電阻并聯(lián)放置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)當(dāng)理解，方法可以進(jìn)一步包括本文中描述的附加特征和/或步驟中的任何。

4、在又一方面中，本公開(kāi)針對(duì)一種用于減輕經(jīng)由串聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)連接連接到電力網(wǎng)的基于逆變器的資源中的次同步功率振蕩的轉(zhuǎn)換器控制器?；谀孀兤鞯馁Y源具有功率轉(zhuǎn)換器和發(fā)電機(jī)。轉(zhuǎn)換器控制器包括具有至少一個(gè)處理器的至少一個(gè)控制器。(一個(gè)或多個(gè))處理器被配置成執(zhí)行多個(gè)操作，包括但不限于確定用于功率轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子電流命令，將至少一個(gè)定子電流分量應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子電流命令以提供主動(dòng)阻尼來(lái)減輕基于逆變器的資源中的次同步功率振蕩，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子電流命令和至少一個(gè)定子電流分量來(lái)確定用于基于逆變器的資源的至少一個(gè)電壓命令，以及至少部分地基于電壓命令來(lái)控制基于逆變器的資源。應(yīng)當(dāng)理解，轉(zhuǎn)換器控制器可以進(jìn)一步包括本文中描述的附加特征和/或步驟中的任何。

5、參考以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。并入這個(gè)說(shuō)明書(shū)并構(gòu)成這個(gè)說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。