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風電裝機容量的持續(xù)增長以及電力電子裝置的大規(guī)模接入,導致電網強度降低,系
統(tǒng)運行特性發(fā)生深刻變化,嚴重威脅風電并網系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此本文以雙饋風
電場經串補線路并網系統(tǒng)為研究對象,在深入分析雙饋風電并網系統(tǒng)振蕩機理的基礎上,
提出針對系統(tǒng)寬頻帶振蕩的抑制策略。本文的主要研究工作與創(chuàng)新點歸納如下:
首先,本文研究了雙饋風電場經串補線路并網系統(tǒng)的結構組成及工作原理,推導各
部分的時域模型,在此基礎上推導系統(tǒng)等效阻抗模型,以便直觀分析控制參數、并網風
機臺數及線路串補度對次同步振蕩( Subsynchronous oscillation , SSO )特性的影響。此
外提出基于聚合 RLC 電路的系統(tǒng)穩(wěn)定判據,繪制系統(tǒng)阻抗 - 頻率曲線來分析系統(tǒng)穩(wěn)定性,
闡釋了系統(tǒng)次同步振蕩機理,為后續(xù)振蕩抑制策略的提出奠定基礎。
其次,本文從電網側振蕩抑制的角度出發(fā),提出了應用模塊化多電平換流器
( Modular multilevel converter , MMC )拓撲結構的靜止同步補償器( Static synchronous
compensator , STATCOM )附加寬頻帶阻尼控制來抑制 SSO 。通過在 MMC-STATCOM 的
控制中增加寬頻帶阻尼控制信號,使其輸出與次同步分量同相位的次同步電壓,實現對
系統(tǒng)中 SSO 的有效抑制。該寬頻帶阻尼控制采用陷波器濾除基頻信號,精確提取并跟蹤
次同步信號,從而解決了振蕩頻率偏移問題。仿真結果表明, MMC-STATCOM 附加寬
頻帶阻尼控制能夠在多種運行工況下實現對 SSO 的有效抑制。
最后,本文從機組側振蕩抑制的角度出發(fā),提出了基于改進型線性自抗擾控制
( Linear active disturbance rejection control , LADRC )的振蕩抑制策略,采用改進的
LADRC 取代風機換流器控制內環(huán)中 PI ,通過線性狀態(tài)觀測器實時估計、補償反饋次同
步分量,在線性誤差反饋中引入高通濾波器( High pass filter , HPF )來抑制次同步分量。
仿真結果表明,所提 HPF-LADRC 抑制策略能夠在多種運行工況下快速抑制振蕩,使系
統(tǒng)恢復穩(wěn)定運行狀態(tài),具備良好的抗擾動性和魯棒性。
仿真模型如下:
RSC控制模型如下:
?采用LADRC+重復控制并用遺傳算法進行參數優(yōu)化,得到有功功率控制效果如下:
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?圖中3秒時串補電容投入運行,在控制器的作用下3.3秒后輸出功率最大波動為5.7,系統(tǒng)趨于收斂,驗證了算法的有效性和可靠性。
重復控制和pid測試效果如下:
可以看到,系統(tǒng)收斂速度明顯減小。
單獨ADRC測試效果如下:
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