DFIG风机串联补偿线路下的次同步谐振抑制策略与控制器设计

本文主要探讨了在电力系统中，特别是含DFIG（ doubly-fed induction generator, 双馈感应发电机）风机的场景下，如何设计和应用次同步谐振附加阻尼控制器（SSRDC）来抑制由串联补偿线路引起的次同步谐振（SSR）问题。随着全球风电装机容量的迅速增长，DFIG风机接入电力系统时，由于其特有的结构特性，容易引发SSR，这对风机的稳定性和寿命构成威胁。 DFIG风机的串补线路会加剧SSR的发生，尤其是当线路补偿度较高时。文献[4-5]指出，SSR与线路补偿度、风速以及转子侧PI控制器参数密切相关，然而缺乏有效的抑制策略。目前，常用的SSR治理方法包括利用FACTS（flexible alternating current transmission systems）设备如可控串补（SSSC）或STATCOM（static synchronous compensator）进行调控，但这些方法通常针对传统发电机，不完全适用于DFIG风机。 本文创新地采用了阻抗分析法，而非传统的状态空间法，来进行SSR的分析。这种方法的优势在于，当系统的电源和负载具有明确的阻抗模型时，可以更容易地构建阻抗模型，而且对系统的改动只需调整相应的阻抗支路，对整体稳定性影响较小。作者将风机转速偏差作为反馈信号，通过超前-滞后校正模型构建了SSRDC，并将其纳入风机转子变流器的内环控制。通过优化模型，利用粒子群优化算法确定了控制器参数。 仿真结果在MATLAB/Simulink平台上得到了验证，证明了附加SSRDC的有效性。对比实验证明，相比于在定子侧加入控制器，转子侧引入SSRDC更能有效地抑制SSR。此外，与基于状态空间法的设计相比，基于阻抗法的SSRDC抑制效果更为显著，这表明阻抗分析法对于DFIG风机的SSR问题更具针对性。 本文提供了一种针对DFIG风机的高效SSR抑制策略，通过阻抗分析法设计的SSRDC能有效改善风电系统的稳定性，并为电力系统集成更多可再生能源提供了实用的解决方案。未来的研究可能进一步探索更精确的参数优化方法，以及与其他控制策略的集成，以实现更全面的电力系统稳定控制。