基于区域极点配置的风电系统低频振荡抑制及阻尼控制器参数优化

【摘要】：双馈感应发电机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)并网将引入新的低频振荡模式,并影响电网区间模式阻尼,对电力系统低频振荡的研究提出新的挑战。因此,研究DFIG影响电网低频振荡的作用机理,设计附加阻尼控制器以阻尼低频振荡模式十分必要。本文的主要研究内容如下:(1)考虑DFIG与同步机间动态相互作用,建立风电系统传递函数框图。基于DFIG详细动态模型,提取DFIG引入的低频振荡模式。(2)提出DFIG附加转矩解析表达,基于其在DFIG引入低频振荡模式下响应,研究DFIG影响电力系统低频振荡的原因。(3)提出在DFIG转子侧变流器有功控制环安装双输入阻尼控制器,抑制DFIG引入模式和电网区间模式。基于所提DFIG附加转矩解析表达,采用相位补偿法设计本地控制通道参数;采用粒子群算法协调优化广域控制通道参数。(4)采用基于线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)的区域极点配置法,设计输出反馈控制器,将所有弱阻尼低频振荡模式配置在稳定区域。计算弱阻尼低频模式的参与因子,找出与其强相关的发电机组,在相应机组安装附加阻尼控制器,同时抑制所有弱阻尼低频模式引起的振荡。