一種在線動(dòng)態(tài)抑制電網(wǎng)低頻振蕩和次同步振蕩的控制方法
【專利說(shuō)明】一種在線動(dòng)態(tài)抑制電網(wǎng)低頻振蕩和次同步振蕩的控制方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別一種在線動(dòng)態(tài)抑制電網(wǎng)低 頻振蕩和次同步振蕩的控制方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 我國(guó)幅員遼闊，能源及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在地域上呈逆向分布，極不平衡。遠(yuǎn)距離大容量 的輸電勢(shì)在必行，采用固定串聯(lián)補(bǔ)償解決高壓遠(yuǎn)距離輸電的功率受限問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全 運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)輸電、解決我國(guó)電力送出受限問(wèn)題的有效途徑，但是，固定串補(bǔ)輸電在提高輸電 線路輸送能力的同時(shí)，也給一些風(fēng)電場(chǎng)帶來(lái)了次同步振蕩問(wèn)題，將會(huì)嚴(yán)重影響風(fēng)力發(fā)電系 統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003] 針對(duì)電網(wǎng)的次同步振蕩問(wèn)題，目前存在的抑制方法主要包含以下幾種：附加勵(lì)磁 阻尼控制、阻塞濾波器、次同步附加阻尼控制以及靜止無(wú)功補(bǔ)償器。但是以上抑制方法不是 采用全控型功率器件，對(duì)系統(tǒng)中的次同步振蕩抑制效果非常有限。
[0004] 近年來(lái)，柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS)得到了較為廣泛的應(yīng)用及發(fā)展，采用SVG等基 于全控型功率器件的FACTS裝置以其靈活的控制性能、快速的動(dòng)態(tài)特性，受到了人們的青 睞。SVG是一種并聯(lián)的、能進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜匦徒涣鬏斉潆娧b置，可在容性和感性范圍內(nèi) 進(jìn)行調(diào)節(jié)，響應(yīng)速度快。用其作為次同步振蕩的抑制裝置具有更好的阻尼效果，從而有效地 增加風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前還沒(méi)有采用SVG進(jìn)行阻尼控制的方案。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提出了一種在線動(dòng)態(tài)抑制電網(wǎng)低頻振蕩和次同步振蕩的控制 方法，為風(fēng)電場(chǎng)提供正阻尼，有效地改善風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種在線動(dòng)態(tài)抑制電網(wǎng)低頻振蕩和次同步振蕩的控制方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟一、通過(guò)靜止無(wú)功發(fā)生器的電流傳感器和電壓傳感器分別采集電網(wǎng)電流ia， ib，i。和電網(wǎng)電壓va，vb，v。，將采集的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字處理器可讀的信號(hào)后，并進(jìn)行d，q旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，得到有功電流id和無(wú)功電流i q;
[0009] 步驟二，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)得到的有功電流id和無(wú)功電流i q進(jìn)行在線實(shí)時(shí)數(shù) 字運(yùn)算，經(jīng)過(guò)快速FFT方法，對(duì)電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流進(jìn)行快速傅里葉分解，得到電網(wǎng)中所含 的次同步振蕩有功電流分量和無(wú)功電流分量i
[0010] 步驟三，在雙環(huán)解耦PI控制策略的電流環(huán)中原有的有功電流給定和無(wú)功電流給 定中額外地加入所得到的次同步振蕩有功電流分量id_ra#P無(wú)功電流分量i q_raf，作為靜止 無(wú)功發(fā)生器有功電流和無(wú)功電流分量的附加給定值；
[0011] 步驟四，將步驟三得到靜止無(wú)功發(fā)生器有功電流和無(wú)功電流分量的附加給定值與 步驟一得到有功電流id和無(wú)功電流i q進(jìn)行比較，將電流偏差通過(guò)比例積分控制，得到所需 的控制量，以脈沖寬度調(diào)制方式生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制開關(guān)管的動(dòng)作，從而使靜止無(wú)功發(fā)生 器根據(jù)實(shí)時(shí)的電網(wǎng)次同步振蕩成分輸出精確的有功功率和無(wú)功功率。
[0012] 進(jìn)一步，將步驟一中得到的電網(wǎng)有功電流和無(wú)功電流通過(guò)抗混疊低通濾波器，并 對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，最后通過(guò)快速FFT方法得到電網(wǎng)中所含的次同步振蕩有功電流分量和無(wú) 功電流分量。
[0013] 進(jìn)一步，通過(guò)抗混疊低通濾波器將信號(hào)的最高頻率限制在二分之一采樣頻率以下 對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，使采樣信號(hào)變成離散信號(hào)，然后按照FFT算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，分離 出電網(wǎng)的次同步震蕩成分；
[0014] 具體過(guò)程如下：
[0015] 設(shè)i(n)為電流的離散采樣信號(hào)序列，對(duì)序列進(jìn)行FFT運(yùn)算求得I(k)，I(k)為采 樣序列在[0,2π]之間的頻譜值，設(shè)i(n)是長(zhǎng)為N的序列，則有I(k) =FFT[i(n)]，k = 0, 1，2，..·，Ν-1 ;將I(k)表示成極坐標(biāo)，即I(l) = |/⑷,記IR(k)和I1GO分別為其實(shí)
[0018] 進(jìn)一步，步驟一中采用用如下公式，對(duì)采集電網(wǎng)電流ia，ib，i。轉(zhuǎn)換成數(shù)字處理器可 讀的信號(hào)后，進(jìn)行d，q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，得到有功電流id和無(wú)功電流i q: 部和虛部，則：
[0016] 幅度譜
[0017] 相位譜
[0020] 式中，a = cot，ω為角頻率。
[0021] 本發(fā)明首先通過(guò)傳感器采集電網(wǎng)電壓和電流，轉(zhuǎn)換成數(shù)字處理器可讀的信號(hào)后， 通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器DSP進(jìn)行在線實(shí)時(shí)快速FFT，然后進(jìn)行SVG電流控制策略的設(shè)計(jì)，使 SVG根據(jù)實(shí)時(shí)的電網(wǎng)低頻振蕩成分和次同步振蕩成分輸出精確無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)目刂品椒ǎ?在原有的SVG控制策略基礎(chǔ)上增加了在線動(dòng)態(tài)抑制電網(wǎng)次同步振蕩的控制算法，可以有效 地為風(fēng)電場(chǎng)提供正阻尼，穩(wěn)定風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，相比現(xiàn)有抑制策略，可以使SVG根據(jù)實(shí)時(shí)的電 網(wǎng)次同步振蕩成分輸出更加精確、快速的有功功率和無(wú)功功率，解決電網(wǎng)中的次同步振蕩 問(wèn)題。
[0022] 同時(shí)對(duì)本發(fā)明中的方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果證明了該方法的準(zhǔn)確性、簡(jiǎn)易 性、可靠性，為工程應(yīng)用提供了很好的參考價(jià)值。本發(fā)明簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，且無(wú)需增加任何成 本。 【【附圖說(shuō)明】】
[0023] 圖1本發(fā)明SVG控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖2本發(fā)明模態(tài)濾波器結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖3本發(fā)明給定前饋控制等效阻尼法的有功功率和無(wú)功功率仿真結(jié)果圖；
[0026] 圖3-1是無(wú)功功率仿真結(jié)果圖；圖3-2是有功功率仿真結(jié)果圖；
[0027] 圖4本發(fā)明給定前饋控制等效阻尼法的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)仿真結(jié)果圖； 【【具體實(shí)施方式】】
[0028] 以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0029] 參照?qǐng)D1，2,本發(fā)明基于靜止無(wú)功發(fā)生器在線動(dòng)態(tài)抑制電網(wǎng)次同步振蕩的給定前 饋等效阻尼控制策略，包括對(duì)電網(wǎng)次同步振蕩有功功率成分和無(wú)功功率成分的濾波篩選， 模態(tài)濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，給定前饋等效阻尼控