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双馈风电DFIG并网系统次转子侧变流器RSC抑制策略研究基于LADRC和重复控制的方法

风电装机容量的持续增长以及电力电子装置的大规模接入,导致电网强度降低,系
统运行特性发生深刻变化,严重威胁风电并网系统的安全稳定运行。因此本文以双馈风
电场经串补线路并网系统为研究对象,在深入分析双馈风电并网系统振荡机理的基础上,
提出针对系统宽频带振荡的抑制策略。本文的主要研究工作与创新点归纳如下:
首先,本文研究了双馈风电场经串补线路并网系统的结构组成及工作原理,推导各
部分的时域模型,在此基础上推导系统等效阻抗模型,以便直观分析控制参数、并网风
机台数及线路串补度对次同步振荡( Subsynchronous oscillation SSO )特性的影响。此
外提出基于聚合 RLC 电路的系统稳定判据,绘制系统阻抗 - 频率曲线来分析系统稳定性,
阐释了系统次同步振荡机理,为后续振荡抑制策略的提出奠定基础。
其次,本文从电网侧振荡抑制的角度出发,提出了应用模块化多电平换流器
Modular multilevel converter MMC )拓扑结构的静止同步补偿器( Static synchronous
compensator STATCOM )附加宽频带阻尼控制来抑制 SSO 。通过在 MMC-STATCOM
控制中增加宽频带阻尼控制信号,使其输出与次同步分量同相位的次同步电压,实现对
系统中 SSO 的有效抑制。该宽频带阻尼控制采用陷波器滤除基频信号,精确提取并跟踪
次同步信号,从而解决了振荡频率偏移问题。仿真结果表明, MMC-STATCOM 附加宽
频带阻尼控制能够在多种运行工况下实现对 SSO 的有效抑制。
最后,本文从机组侧振荡抑制的角度出发,提出了基于改进型线性自抗扰控制
Linear active disturbance rejection control LADRC )的振荡抑制策略,采用改进的
LADRC 取代风机换流器控制内环中 PI ,通过线性状态观测器实时估计、补偿反馈次同
步分量,在线性误差反馈中引入高通滤波器( High pass filter HPF )来抑制次同步分量。
仿真结果表明,所提 HPF-LADRC 抑制策略能够在多种运行工况下快速抑制振荡,使系
统恢复稳定运行状态,具备良好的抗扰动性和鲁棒性。

仿真模型如下:

RSC控制模型如下:

 采用LADRC+重复控制并用遗传算法进行参数优化,得到有功功率控制效果如下:

 

 图中3秒时串补电容投入运行,在控制器的作用下3.3秒后输出功率最大波动为5.7,系统趋于收敛,验证了算法的有效性和可靠性。

重复控制和pid测试效果如下:

可以看到,系统收敛速度明显减小。

单独ADRC测试效果如下:

 

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