双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化-论文.pdf

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1、江苏电机工程2015年5月JiangsuElectricalEngineering第34卷第3期双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化郑华’，李忠z，陈凡(1．国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210032；2．南京灿能电气自动化有限公司，江苏南京211100；3．安徽省电力科学研究院，安徽合肥230601)摘要：对于合双馈风电场的多机电力系统，在双馈风机内部引入附加阻尼控制环节可以抑制系统低频振荡．但双馈风机附加阻尼控制环节可能会影响电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡的效果。提出了一种双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化方法．设计了兼顾机电

2、振荡模式和非机电振荡模式的阻尼特性的优化目标函数．并给出了基于粒子群算法的求解方法。以三机系统作为算例，优化设计了双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数。时域仿真结果表明，所提出的参数协调优化方法可以更好地提升系统的阻尼．有利于低频振荡的快速平抑关键词：双馈风机；低频振荡；附加阻尼控制；PSS；协调优化；粒子群算法中图分类号：TM712文献标志码：A文章编号：1009-0665(2015)03-0025-05随着风电场发电容量在电网中所占的比例不断提振荡相关的阻尼功率．进而产生一个附加阻尼转矩，起升．其对电力系统的小干扰稳定性和阻尼特性将带来到改善系统阻尼的作用[

3、2]一定影响[，研究表明，对于含大容量双馈型风电场双馈风机转子侧变换器采用定子磁链定向的矢量的多机电力系统．在双馈风机内部配置相关控制器可控制策略，控制框图如图1所示[o-。图中：和K。为改善系统的阻尼[]。目前．抑制低频振荡的主要手段转子侧变换器有功控制环节的PI控制参数；和K有电力系统稳定器(PSS)、灵活交流输电系统为转子侧变换器电流控制环节的PI控制参数；。，和(FACTS)、直流调制等【5,6]。各个手段之间可能存在负分别为转子侧变换器无功控制环节的PI控制参影响．因此研究各手段之间的协调控制具有工程意义。数；i女耐和i耐为转子电流d轴和q轴参考值；和文

4、献[7]提出一种基于Prony算法的PSS和直流附加p耐为无功功率和有功功率参考值；和Q。分别为定控制器协调运行的策略。文献[8]提出将加入混沌优化子有功和无功功率的测量值；。，，物，为引入的4个算法和模拟退火思想的改进粒子群算法用于协调优化中间状态变量文中在双馈风机转子侧变换器的有功飞轮储能稳定器与PSS参数。文献[9]对多机系统中控制回路中引入附加阻尼控制环节．该环节以双馈电PSS和FACTS的参数协调优化进行了研究。目前，双机转差率偏差作为输人信号．输出一个附加输出信馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化尚号。作用到转子电压q轴分量上。属较新的课题．随

5、着风电并网容量的增加，该问题具有较大的研究价值文中对双馈风机附加阻尼控制环节与PSS之间的参数协调优化作了探索性研究．提出了基于粒子群算法的参数协调优化方法。在目标函数中兼顾了机电振荡模式和非机电振荡模式的阻尼特性。以三机系统作为算例．对比了参数协调优化方法与参数独立设计方法的阻尼改善效果．验证了参数协调优化方法的有效性1双馈风机附加阻尼控制环节的作用原理图1转子侧变换器控制框图PSS的主要原理是通过输入频率、电磁功率等偏附加阻尼控制环节的内部结构如图2所示，主要差信号．输出相应的附加控制信号控制励磁进而对发是由增益单元、隔直单元、超前滞后单元和限幅单元等电机转子

6、振荡提供阻尼作用。与同步发电机不同，双馈组成。风机主要通过变频器控制其注入系统的电磁功率。双图中：为增益；为隔直环节时间常数；T1～乃馈风机附加阻尼控制环节通过控制变频器输出与系统分别为两级超前滞后环节时间常数。转子侧变换器采收稿日期：2014—12-28；4~日期：2015—02—11基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAA01B02)用定子磁链定向的矢量控制策略．忽略定子磁链暂态26江苏电机工程dAs-_1AL．一奇一一半图2附加阻尼控制环节结构soAwBAE'+o~BAsq过程和定子电阻．可以得到电磁转矩表达式[2,11]：=一1AE'q+可

7、Xs-X!~~COBLm，。=一(1)sssAoJBAEVd-03BE’加(4)式中：为风机电磁转矩；分别为由坐标系下-_△Ps等效的定子自感、定转子互感；为定子磁链。忽略定子磁链暂态，可认为定子磁链恒定不变。因此，双馈风=’Kp△Ps+KI。机的电磁转矩可由转子电流轴分量ior独立控制。dAx3转子电流和转子电压存在如下的控制关系[23：=一aQ。+Rrid,：-sO)s(L．-=，aQs+Ki3出122式中：为单质量块模型的等效惯性时间常数；s为风=(一每)誓。一苦+每]机转差率；’和。分别为由轴暂态电压；为由坐由上式可知．转子电流的d．q轴分量可以由转子标系

8、下等效的转