本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著風(fēng)電大規(guī)模遠(yuǎn)距離集中接入電網(wǎng)，給現(xiàn)有電力傳輸線路容量來了巨大壓力。通過添加串聯(lián)補(bǔ)償（以下簡稱串補(bǔ)）電容裝置以增強(qiáng)電力線路傳輸風(fēng)能力，同時(shí)提高新能源接入后的系統(tǒng)穩(wěn)定性是目前風(fēng)電輸送廣泛采的經(jīng)濟(jì)有效手段。然而風(fēng)電機(jī)組經(jīng)串補(bǔ)線路并網(wǎng)后，風(fēng)電機(jī)組電氣設(shè)備與含串補(bǔ)電容的電網(wǎng)線路相互用，易引發(fā)包含次同步頻率的諧振現(xiàn)象，稱為同步振蕩。

針對(duì)風(fēng)電機(jī)組次同步諧振電流抑制措施主要包含兩類思路，第一類思路是通過在風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)線路增加柔性交流系統(tǒng)（facts），這種方法需要增設(shè)硬件設(shè)備，提高風(fēng)電機(jī)組安裝建設(shè)成本，經(jīng)濟(jì)性不高。第二類思路是通過在風(fēng)電機(jī)組的原有控制系統(tǒng)上，通過附加阻尼控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)次同步振蕩的抑制，具有更好的經(jīng)濟(jì)性與便利性。目前風(fēng)電機(jī)組次同步諧振電流抑制方法主要分為：降低風(fēng)機(jī)電流控制器的帶寬頻率以削弱次同步控制相互作用（ssci），該思路最簡單直觀，但是犧牲了電流控制的動(dòng)態(tài)性能；通過增加虛擬阻抗等方法使得風(fēng)機(jī)系統(tǒng)呈現(xiàn)等效正阻尼，該思路可抑制由于感應(yīng)發(fā)電機(jī)效應(yīng)引發(fā)的系統(tǒng)振蕩，但忽略了風(fēng)電控制單元與串補(bǔ)線路相互作用，將無法有效抑制ssci現(xiàn)象；基于其他方法設(shè)計(jì)的阻尼控制器，例如自適應(yīng)控制、狀態(tài)空間反饋控制等，缺點(diǎn)是要求控制對(duì)象參數(shù)精確，控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、階數(shù)過高，魯棒性較差。

因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是要提供一種風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法及系統(tǒng)，以提高風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法的魯棒性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法，其包括：

建立被控風(fēng)電系統(tǒng)的被控模型，其中，所述被控風(fēng)電系統(tǒng)包括被控風(fēng)電機(jī)組及并網(wǎng)串補(bǔ)線路；

獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并根據(jù)所述不確定因數(shù)生成所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型；

根據(jù)所述狀態(tài)空間模型計(jì)算權(quán)函數(shù)，并根據(jù)所述權(quán)函數(shù)建立相應(yīng)的h∞阻尼器;

采用所述h∞阻尼器對(duì)dq軸電流進(jìn)行濾波以對(duì)次同步諧振進(jìn)行抑制。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法，其中，所述獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并根據(jù)所述不確定因數(shù)生成所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型具體包括：

獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并計(jì)算每個(gè)不確定因數(shù)的h∞范數(shù)；

將每個(gè)不確定因數(shù)的h∞范數(shù)輸入所述被控模型以生成所述h∞范數(shù)約束的狀態(tài)空間模型。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法，其中，所述不確定因數(shù)至少包括：線路參數(shù)、風(fēng)機(jī)參數(shù)以及吹入風(fēng)速。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法，其中，所述權(quán)函數(shù)為：

其中，所述a為的低頻增益，m為高頻增益，為帶寬頻率，所述s為拉普拉斯算子。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法，其中，所述h∞阻尼器的傳遞函數(shù)為所述狀態(tài)空間模型的輸入變量到輸出變量的最大增益取得最小值的函數(shù)。

一種風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其包括：

建立模塊，用于建立被控風(fēng)電系統(tǒng)的被控模型，其中，所述被控風(fēng)電系統(tǒng)包括被控風(fēng)電機(jī)組及并網(wǎng)串補(bǔ)線路；

生成模塊，用于獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并根據(jù)所述不確定因數(shù)生成所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述狀態(tài)空間模型計(jì)算權(quán)函數(shù)，并根據(jù)所述權(quán)函數(shù)建立相應(yīng)的h∞阻尼器;

抑制模塊，用于采用所述h∞阻尼器對(duì)dq軸電流進(jìn)行濾波以對(duì)次同步諧振進(jìn)行抑制。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其中，所述生成模塊包括：

計(jì)算單元，用于獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并計(jì)算每個(gè)不確定因數(shù)的h∞范數(shù)；

生成單元，用于將每個(gè)不確定因數(shù)的h∞范數(shù)輸入所述被控模型以生成所述h∞范數(shù)約束的狀態(tài)空間模型。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其中，所述不確定因數(shù)至少包括：線路參數(shù)、風(fēng)機(jī)參數(shù)以及吹入風(fēng)速。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其中，所述權(quán)函數(shù)為：

其中，所述a為的低頻增益，m為高頻增益，為帶寬頻率，所述s為拉普拉斯算子。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其中，所述h∞阻尼器的傳遞函數(shù)為從擾動(dòng)矩陣到權(quán)輸出矩陣的最大增益取得最小值的函數(shù)。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用自啟動(dòng)的控制方法及系統(tǒng)，所述方法包括：建立被控風(fēng)電系統(tǒng)的被控模型，其中，所述被控風(fēng)電系統(tǒng)包括被控風(fēng)電機(jī)組及并網(wǎng)串補(bǔ)線路；獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并根據(jù)所述不確定因數(shù)生成所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型；根據(jù)所述狀態(tài)空間模型計(jì)算權(quán)函數(shù)，并根據(jù)所述權(quán)函數(shù)建立相應(yīng)的h∞阻尼器;采用所述h∞阻尼器對(duì)dq軸電流進(jìn)行濾波以對(duì)次同步諧振進(jìn)行抑制。本發(fā)明將所述被控風(fēng)場(chǎng)的不確定因數(shù)添加至被控模型，在根據(jù)所述被控模型生成h∞阻尼器，通過所述h∞阻尼器對(duì)對(duì)dq軸電流進(jìn)行濾波以對(duì)次同步諧振進(jìn)行抑制，提高了次同步諧振抑制的魯棒性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法較佳實(shí)施的流程圖。

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施中雙饋式風(fēng)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子變流器側(cè)增加次同步諧振抑制后的控制框圖。

圖3為本發(fā)明提供h∞阻尼器的設(shè)計(jì)過程示意圖。

圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施中h∞阻尼器在雙饋式風(fēng)電系統(tǒng)中應(yīng)用效果仿真波形圖。

圖5為本發(fā)明提供的一種風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法及系統(tǒng)，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明中，使用用于表示元件的諸如“模塊”、“部件”或“單元”的后綴僅為了有利于本發(fā)明的說明，其本身并沒有特定的意義。因此，“模塊”、“部件”或“單元”可以混合地使用。

下面結(jié)合附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法，具體的公開了一種基于h∞魯棒控制的風(fēng)電機(jī)組次同步諧振電流抑制方法，其設(shè)計(jì)思想是依托原有機(jī)側(cè)變流器控制系統(tǒng)，將其中電流環(huán)比例積分控制器替換為h∞次同步振蕩阻尼器，分別作用于d軸電流和q軸電流，同時(shí)對(duì)dq軸電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，增強(qiáng)機(jī)組電氣阻尼，從而抑制次同步諧振的發(fā)生。

具體地為了對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，下面結(jié)合雙饋式風(fēng)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子變流器為例進(jìn)行說明。如圖1-4所示，本發(fā)明提供的風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制方法其包括兩個(gè)過程，第一過程為所述h∞次同步振蕩阻尼器生成過程，第二過程為采用所述h∞次同步振蕩阻尼器對(duì)dq軸電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以抑制次同步諧振。

所述h∞次同步振蕩阻尼器生成過程具體可以包括：

s100、建立被控風(fēng)電系統(tǒng)的被控模型，其中，所述被控風(fēng)電系統(tǒng)包括被控風(fēng)電機(jī)組及并網(wǎng)串補(bǔ)線路；

s200、獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并根據(jù)所述不確定因數(shù)生成所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型；

s300、根據(jù)所述狀態(tài)空間模型計(jì)算權(quán)函數(shù)，并根據(jù)所述權(quán)函數(shù)建立相應(yīng)的h∞阻尼器。

所述采用所述h∞次同步振蕩阻尼器對(duì)dq軸電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以抑制次同步諧振包括：

s400、采用所述h∞阻尼器對(duì)dq軸電流進(jìn)行濾波以對(duì)次同步諧振諧振進(jìn)行抑制。

具體的來說，在所述步驟s100中，所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的被控模型包含轉(zhuǎn)子電流及串補(bǔ)線路模型，并且其涉及的物理量包括d軸定子電流isd，q軸定子電流isq，d軸轉(zhuǎn)子電流ird，q軸轉(zhuǎn)子電流irq，d軸轉(zhuǎn)子電壓urd，q軸轉(zhuǎn)子電壓urq，d軸串補(bǔ)電容電壓usd，q軸串補(bǔ)電容電壓usq。相應(yīng)的，所述被控模型g(a,b1,b2,c).可以表示為：

（1）

其中，x[isd,isq,ird,irq,usd,usq]為狀態(tài)變量，y[ird,irq]為輸出變量，u[urd,urq]為輸入變量，d[usd,usq]為擾動(dòng)變量，a為狀態(tài)變量系數(shù)矩陣，b1輸入變量系數(shù)矩陣，b2為擾動(dòng)變量系數(shù)矩陣，c為輸出變量系數(shù)矩陣。

在本實(shí)施例中，可以將所述被控模型g劃分為輸入狀態(tài)空間gs(a,b1,c)和擾動(dòng)狀態(tài)空間gd(a,b2,c)，并且兩個(gè)狀態(tài)空間疊加即為式1。

在所述步驟s200中，所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)可以為線路參數(shù)、串補(bǔ)度、風(fēng)機(jī)參數(shù)以及吹入風(fēng)速等。在生成被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的被控模型后，獲取被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的不確定因數(shù)，并將所述不確定因數(shù)輸入所述被控模型的表達(dá)式,并對(duì)代入后的表達(dá)式的頻域特性進(jìn)行分析并做所有的頻域特性曲線，獲取包含所有特性曲線的邊界包絡(luò)線，并將量所述邊界線的傳遞函數(shù)作為不確定邊界wo。最后被控模型g輸出乘以wo得到h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型gp，所述gp可以表示為：gp=（1+woδ）gn；其中，gn是標(biāo)準(zhǔn)模型，δ為不確定因子且滿足║δ║∞≤1。所述h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型的輸入變量記為yδ，輸出變量

uδ，uδ=yδ*δ。

示例性的，所述獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并根據(jù)所述不確定因數(shù)生成所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型具體包括：獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并計(jì)算每個(gè)不確定因數(shù)的h∞范數(shù)；將每個(gè)不確定因數(shù)的h∞范數(shù)輸入所述被控模型以生成所述h∞范數(shù)約束的狀態(tài)空間模型。

s300、根據(jù)所述狀態(tài)空間模型計(jì)算權(quán)函數(shù)，并根據(jù)所述權(quán)函數(shù)建立相應(yīng)的h∞阻尼器。

具體地，根據(jù)所述權(quán)函數(shù)可以為一個(gè)低通濾波器，所述低通濾波器的傳遞函數(shù)可以為：

其中，所述a為的低頻增益，m為高頻增益，為帶寬頻率，所述s為拉普拉斯算子。

所述h∞阻尼器的傳遞函數(shù)為所述狀態(tài)空間模型的輸入變量到輸出變量的最大增益取得最小值的函數(shù)。也就是說，所述h∞阻尼器的傳遞函數(shù)記為k，其可以通過如下方程計(jì)算得到。所述方程的表達(dá)式可以表示為：

（2）

其中,w為擾動(dòng)矩陣為（r，d），z為權(quán)輸出矩陣，v=r-y=[ird^*-ird,irq^*-irq]為h∞阻尼器的輸入量，s=(i+gsk)^-1為系統(tǒng)靈敏度函數(shù)。

進(jìn)一步，對(duì)所述式子（2）進(jìn)行運(yùn)算得到

（3）

所述h∞阻尼器的傳遞函數(shù)為方程（3）最大增益取得最小值γmin的函數(shù)。從而可以將所述式子（3）轉(zhuǎn)化為求解方程（4）

(4).

而對(duì)于方程（4）可以采用標(biāo)準(zhǔn)2-riccati方法求解方式（3）得到所述h∞阻尼器的傳遞函數(shù)，從而建立h∞阻尼器以對(duì)次同步諧振進(jìn)行抑制。

本發(fā)明還提供了一種風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，如圖4所示，其包括：

建立模塊100，用于建立被控風(fēng)電系統(tǒng)的被控模型，其中，所述被控風(fēng)電系統(tǒng)包括被控風(fēng)電機(jī)組及并網(wǎng)串補(bǔ)線路；

生成模塊200，用于獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并根據(jù)所述不確定因數(shù)生成所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的h∞范數(shù)約束下的狀態(tài)空間模型；

計(jì)算模塊300，用于根據(jù)所述狀態(tài)空間模型計(jì)算權(quán)函數(shù)，并根據(jù)所述權(quán)函數(shù)建立相應(yīng)的h∞阻尼器;

抑制模塊400，用于采用所述h∞阻尼器對(duì)dq軸電流進(jìn)行濾波以對(duì)次同步諧振進(jìn)行抑制。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其中，所述生成模塊包括：

計(jì)算單元，用于獲取所述被控風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)包含的不確定因數(shù)，并計(jì)算每個(gè)不確定因數(shù)的h∞范數(shù)；

生成單元，用于將每個(gè)不確定因數(shù)的h∞范數(shù)輸入所述被控模型以生成所述h∞范數(shù)約束的狀態(tài)空間模型。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其中，所述不確定因數(shù)至少包括：線路參數(shù)、風(fēng)機(jī)參數(shù)以及吹入風(fēng)速。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其中，所述權(quán)函數(shù)為：

其中，所述a為的低頻增益，m為高頻增益，為帶寬頻率，所述s為拉普拉斯算子。

所述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)，其中，所述h∞阻尼器的傳遞函數(shù)為從擾動(dòng)矩陣到權(quán)輸出矩陣的最大增益取得最小值的函數(shù)。

上述風(fēng)電機(jī)組次同步諧振抑制系統(tǒng)的各個(gè)模塊在上述方法中已經(jīng)詳細(xì)說明，在這里就不再一一陳述。

在本發(fā)明所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)的集成的單元，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(read-onlymemory，rom)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。