本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制，具體涉及用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法、裝置。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)力發(fā)電廠通常遠離負荷中心，必須通過遠距離輸電擴大電能消納范圍。目前雙饋式風(fēng)力發(fā)電機在新能源發(fā)電領(lǐng)域中獲得了十分廣泛的應(yīng)用，串聯(lián)補償輸電技術(shù)可以提高傳輸線路容量，但也會導(dǎo)致次同步振蕩(sub-synchronous?oscillations,?sso)。近年來，世界各地已發(fā)生了多起雙饋風(fēng)電場并網(wǎng)系統(tǒng)中的sso事件，例如ercot電網(wǎng)，guyuan?windfarm，oklahoma?gas＆electric。研究表明，此類問題主要由雙饋風(fēng)機換流器控制與串補線路耦合引起，即次同步控制相互作用(sub-synchronous?control?interaction,?ssci)。如果任其發(fā)展，將導(dǎo)致風(fēng)機脫網(wǎng)、設(shè)備損壞等電能質(zhì)量問題。當(dāng)前，常見的次同步振蕩抑制方法包括：(1)?通過改變比例積分(pi)控制的參數(shù)來改善系統(tǒng)在次同步振蕩頻率下的阻尼，但是改變控制參數(shù)可能會影響其原有的性能，比如減小rsc內(nèi)環(huán)比例系數(shù)會導(dǎo)致控制器的電流跟蹤效果下降。(2)?將傳統(tǒng)的pi控制器更換為部分反饋線性化控制器、滑模控制、h∞等先進的非線性控制器，這類非線性控制依賴于風(fēng)力渦輪機的精確建模，且參數(shù)整定困難、計算復(fù)雜，工程難以實現(xiàn)。(3)?在定子側(cè)或轉(zhuǎn)子側(cè)換流器控制策略中引入附加次同步阻尼控制(supplementary?sub-synchronous?damping?controller,?ssdc)，通過重塑系統(tǒng)阻抗來緩解ssci。但是在系統(tǒng)運行工況改變時，ssci振蕩頻率發(fā)生較大偏移，ssdc的濾波參數(shù)以及移相環(huán)節(jié)參數(shù)必須重新整定。此外，專利cn114123232b中需要采用價格高昂的附加裝置抑制次同步振蕩，在實際工程應(yīng)用中并不經(jīng)濟可行。專利cn106981878b、專利cn105449699b，需要將adrc中nlsef和eso環(huán)節(jié)以非線性函數(shù)呈現(xiàn)，參數(shù)多且整定方法復(fù)雜。專利cn115459300a需要在線性自抗擾控制器的lsef中引入高通濾波器用來提高系統(tǒng)在振蕩頻段的阻尼，增加了控制器的設(shè)計難度，且未驗證該控制器在高串聯(lián)補償水平下的ssci抑制效果。

2、有鑒于此，提出本申請。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法、裝置，能至少部分的改善上述問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其包括：

4、獲取定子無功參考值、定子無功實際值、轉(zhuǎn)子側(cè)q軸電流實際值和擾動抑制增益，并調(diào)用預(yù)設(shè)的第一控制器和第二控制器對所述定子無功參考值、定子無功實際值、轉(zhuǎn)子側(cè)q軸電流實際值和擾動抑制增益進行比例積分處理，生成第三差值；

5、獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速實際值、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速參考值、轉(zhuǎn)子側(cè)d軸電流實際值和擾動抑制增益，并調(diào)用預(yù)設(shè)的第三控制器和第四控制器對所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速實際值、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速參考值、轉(zhuǎn)子側(cè)d軸電流實際值和擾動抑制增益進行比例積分處理和線性自抗擾結(jié)合補充阻尼處理，生成第六差值；

6、對所述第三差值和所述第六差值進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理，將差值從dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為abc坐標(biāo)，并將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的差值進行空間矢量脈寬調(diào)制處理，得到空間矢量脈寬調(diào)制結(jié)果；

7、根據(jù)所述空間矢量脈寬調(diào)制結(jié)果控制機側(cè)變流器rsc和網(wǎng)側(cè)變流器gsc。

8、本發(fā)明還提供了一種用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼裝置，其包括：

9、比例積分單元，用于獲取定子無功參考值、定子無功實際值、轉(zhuǎn)子側(cè)q軸電流實際值和擾動抑制增益，并調(diào)用預(yù)設(shè)的第一控制器和第二控制器對所述定子無功參考值、定子無功實際值、轉(zhuǎn)子側(cè)q軸電流實際值和擾動抑制增益進行比例積分處理，生成第三差值；

10、擾動抑制增益進行比例積分單元，用于獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速實際值、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速參考值、轉(zhuǎn)子側(cè)d軸電流實際值和擾動抑制增益，并調(diào)用預(yù)設(shè)的第三控制器和第四控制器對所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速實際值、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速參考值、轉(zhuǎn)子側(cè)d軸電流實際值和擾動抑制增益進行比例積分處理和線性自抗擾結(jié)合補充阻尼處理，生成第六差值；

11、轉(zhuǎn)換單元，用于對所述第三差值和所述第六差值進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理，將差值從dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為abc坐標(biāo)，并將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的差值進行空間矢量脈寬調(diào)制處理，得到空間矢量脈寬調(diào)制結(jié)果；

12、調(diào)制單元，用于根據(jù)所述空間矢量脈寬調(diào)制結(jié)果控制機側(cè)變流器rsc和網(wǎng)側(cè)變流器gsc。

13、綜上，針對經(jīng)串聯(lián)補償輸電線路的雙饋風(fēng)電場可能加劇電力系統(tǒng)次同步振蕩的問題，提出了所述用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法。該方法包括：對輸電線路參數(shù)和機組參數(shù)進行初始化操作；轉(zhuǎn)子側(cè)引入ladrc，根據(jù)狀態(tài)誤差進行反饋控制；補充阻尼控制器輸出量疊加至轉(zhuǎn)子側(cè)電流環(huán)提高控制系統(tǒng)正阻尼性；擾動量疊加到轉(zhuǎn)子側(cè)電流環(huán)，進行雙饋風(fēng)電場次同步振蕩抑制。所述用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法在轉(zhuǎn)子側(cè)內(nèi)環(huán)控制中采用自抗擾控制的leso對系統(tǒng)次同步擾動進行實時估計和反饋補償。然后，補充阻尼控制器輸出量疊加至轉(zhuǎn)子側(cè)電流環(huán)提高控制系統(tǒng)正阻尼性，來抑制低頻振蕩。本方法不需要復(fù)雜的參數(shù)整定，對系統(tǒng)工況變化有良好的抗干擾能力，并在振蕩頻率更高的高串聯(lián)補償條件下表現(xiàn)出更強的魯棒性。

技術(shù)特征：

1.一種用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，獲取定子無功參考值、定子無功實際值、轉(zhuǎn)子側(cè)q軸電流實際值和擾動抑制增益，并調(diào)用預(yù)設(shè)的第一控制器和第二控制器對所述定子無功參考值、定子無功實際值、轉(zhuǎn)子側(cè)q軸電流實際值和擾動抑制增益進行比例積分處理，生成第三差值，具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，獲取轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速實際值、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速參考值、轉(zhuǎn)子側(cè)d軸電流實際值和擾動抑制增益，并調(diào)用預(yù)設(shè)的第三控制器和第四控制器對所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速實際值、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速參考值、轉(zhuǎn)子側(cè)d軸電流實際值和擾動抑制增益進行比例積分處理和線性自抗擾結(jié)合補充阻尼處理，生成第六差值，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，使用預(yù)設(shè)的第四控制器對所述第五差值進行線性自抗擾結(jié)合補充阻尼處理，具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，所述自抗擾控制器的數(shù)學(xué)表達式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，所述線性擴張狀態(tài)觀測器leso的數(shù)學(xué)表達式為：，其中，和為和的導(dǎo)數(shù)，為系統(tǒng)輸出的估計值，z為leso的輸出，和均為ladrc動態(tài)性能參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，中間變量的表達式為：，其中，為控制器帶寬。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，把控制率代入式中，得到公式，其中，為y的導(dǎo)數(shù)，將lsef設(shè)為中間變量的表達式：，以實現(xiàn)比例控制。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法，其特征在于，所述傳遞函數(shù)gc(s)公式為，其中，s為拉普拉斯算子，為觀測器帶寬。

10.一種用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼裝置，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了用于抑制次同步振蕩的線性自抗擾補充阻尼方法、裝置，包括對輸電線路參數(shù)和機組參數(shù)進行初始化操作；轉(zhuǎn)子側(cè)引入LADRC，根據(jù)狀態(tài)誤差進行反饋控制；補充阻尼控制器輸出量疊加至轉(zhuǎn)子側(cè)電流環(huán)提高控制系統(tǒng)正阻尼性；擾動量疊加到轉(zhuǎn)子側(cè)電流環(huán)，進行雙饋風(fēng)電場次同步振蕩抑制。在轉(zhuǎn)子側(cè)內(nèi)環(huán)控制中采用自抗擾控制的LESO對系統(tǒng)次同步擾動進行實時估計和反饋補償。補充阻尼控制器輸出量疊加至轉(zhuǎn)子側(cè)電流環(huán)提高控制系統(tǒng)正阻尼性，來抑制低頻振蕩。不需要復(fù)雜的參數(shù)整定，對系統(tǒng)工況變化有良好的抗干擾能力，并在振蕩頻率更高的高串聯(lián)補償條件下表現(xiàn)出更強的魯棒性。旨在解決經(jīng)串聯(lián)補償輸電線路的雙饋風(fēng)電場可能加劇電力系統(tǒng)次同步振蕩的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張達敏,陳鑌鑌,張強,曾漢超,邱琰輝,曹炯瓊
受保護的技術(shù)使用者：廈門理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26