一种MW级双馈风电变流器阻抗优化控制方法及装置与流程

本发明涉及新能源并网控制，更具体地，涉及一种mw级双馈风电变流器阻抗优化控制方法及装置。

背景技术：

1、我国主要的风电基地位于风力资源相对丰富的“三北”地区，这些地区的电网位置偏远、用电负荷较小，而负荷中心却位于东南沿海地区，风力资源与用电需求呈现逆向分布，因此亟需采取合理的输电方式对风电进行远距离输送。基于全控器件的柔性直流输电在进行新能源并网方面具有优势，大规模集中开发的风电经mmc-hvdc送出已成为技术发展趋势(mmc即modular multilevel converter，模块化多电平换流器，hvdc即high voltagedirect current高压直流输电)，并已有多个工程投入运行或正在规划建设。近年来，国内外多个风电场经mmc-hvdc送出工程在调试或运行阶段发生振荡现象，振荡频带覆盖低、中和高全频段。大规模新能源接入柔直电网发生宽频振荡，可能引发大量机组脱网、保护损坏甚至柔直换流站设备损毁等问题，将对新能源场站、电网公司造成巨大经济损失，甚至恶化成大范围稳定事故，危及电网安全稳定运行。因此，对接入柔直系统的风电机组系统进行振荡机理分析及振荡抑制方法研究十分必要。

2、许多国内外研究机构都在分析其振荡机理，目前普遍采用的系统性稳定分析方法为基于阻抗模型的阻抗分析法。风电场经mmc-hvdc送出系统可等效为两端口网络，由nyquist稳定判据可知，两端口网络的稳定性由两端的阻抗特性共同决定。中国电科院等研究机构在对新能源场站及mmc进行稳定性分析后，结合mmc的阻抗特性，提出接入柔直输电线路的风电场站风电机组的阻抗特性在各频段需满足相位要求参见表1所示，即可避免该频段发生耦合振荡。目前，普遍运行的mw级双馈风电机组的阻抗特性无法满足此要求。

3、表1新能源场站阻抗特性技术要求

4、 频率(hz) 新能源场站相位要求(°) 0～20 [-90，+90] 20～40 [-90，+120] 40～45 [0，+130] 50～60 [-110，+80] 60～100 [-120，+120] 100～300 [-65，+90] 300～600 [-85，90] 600～2000 [-89，90]

5、因而，现阶段急需研发一种mw级双馈风电变流器阻抗优化控制方法及装置以解决上述存在的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种mw级双馈风电变流器阻抗优化控制方法及装置的新技术方案。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种mw级双馈风电变流器阻抗优化控制方法，所述方法包括：当控制mw级双馈风电变流器的阻抗特性满足20hz～100hz频段的相位要求时，通过调整转子侧变流器电流内环pi控制器的控制参数的方式，以及通过在转子侧变流器电流内环增加虚拟阻尼控制器的方式控制转子侧变流器，以实现mw级双馈风电变流器的阻抗优化。

3、可选地，在通过调整转子侧变流器电流内环pi控制器的控制参数的方式控制转子侧变流器的过程中，大风工况下，随着pi控制器的控制参数kp和控制参数ki取值的减小，双馈变流器在20hz～100hz频段阻抗特性相位角度会逐渐降低。

4、可选地，大风工况下，所述控制参数kp和所述控制参数ki的取值不应小于现场稳态运行值的1/3。

5、可选地，所述通过在转子侧变流器电流内环增加虚拟阻尼控制器的方式控制转子变流器中，大风工况下，将转子侧电流环的d轴比较值和q轴比较值输入所述虚拟阻尼控制器，所述虚拟阻尼控制器的阻尼系数为r1，所述虚拟阻尼控制器输出后分别叠加在转子侧d轴电流环输出和q轴电流环输出上，以通过电流环控制环节对变流器相位进行超前或滞后调节。

6、可选地，所述阻尼系数r1的取值略小于所述控制参数kp的取值。

7、可选地，在通过调整转子侧变流器电流内环pi控制器的控制参数的方式控制转子侧变流器的过程中，小风工况下，增大pi控制器的所述控制参数kp的取值并减小所述控制参数ki的取值。

8、可选地，小风工况下，所述控制参数kp的取值不应大于现场稳态运行值的3.5倍，所述控制参数ki的取值不应小于现场稳态运行值的1/3。

9、可选地，所述通过在转子侧变流器电流内环增加虚拟阻尼控制器的方式控制转子变流器中，小风工况下，仅将转子侧电流环的q轴比较值输入所述虚拟阻尼控制器，所述虚拟阻尼控制器的阻尼系数为r2，所述虚拟阻尼控制器输出后叠加在转子侧q轴电流环输出上，以通过电流环控制环节对变流器相位进行超前或滞后调节。

10、可选地，所述阻尼系数r2的取值略小于所述控制参数kp的取值。

11、根据本发明的第二方面，提供了一种mw级双馈风电变流器阻抗优化控制装置，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如本发明第一方面所述的mw级双馈风电变流器阻抗优化控制方法。

12、根据本发明的第三方面，提供了一种mw级双馈风电变流器控制系统，包括本发明第二方面所述的mw级双馈风电变流器阻抗优化控制装置。

13、根据本发明公开的一个实施例，本发明的一种mw级双馈风电变流器阻抗优化控制方法及装置具有如下有益效果：

14、本发明的mw级双馈风电变流器阻抗优化控制方法及装置，通过转子侧变流器参数优化及附加阻尼控制策略，改变双馈变流器20hz-100hz的阻抗特性进而改变整个新能源经mmc-hvdc送出系统在此频段的阻尼特性，避免在此频段与柔性直流输电mmc发生耦合振荡，提高此频段系统稳定性；另外，本发明实施例的方法只需改变风电变流器的控制策略，无需增加额外的振荡抑制装置，简单易于实现。

15、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。