【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源，并且更具体地，涉及一种含储能的电压源控制型直驱风电机组的致稳控制方法。
技术介绍
1、近年来，风电迅速发展，已成为继火电、水电之外我国的第三大主力电源。加快推进风电的大规模开发利用、构建以新能源为主体的新型电力系统，是助力实现“碳达峰、碳中和”战略的重要举措。高比例风电接入电网主要面临如下挑战：一是缺乏参与电网频率调节的功能，如惯量响应、一次调频，容易引发电力系统的频率失稳问题；二是风电机组与电网交互产生宽频振荡问题，如超同步振荡、次同步振荡等，危及电力系统的安全稳定运行。
2、为了增强风电机组参与电网频率调节的能力，现有解决办法大多是在风电机组常规控制架构的基础上引入辅助控制环路，实现对同步发电机惯量响应、频率调节功能的模拟。然而，采用常规控制架构的风电机组对电网呈现出电流源外特性，不适用于未来高比例新能源并网的工况。
3、另一方面，一类模拟同步发电机运行特性的控制方法使风电机组呈现出电压源外特性，这类控制方法被称为电压源型控制方法。现有电压源型控制方法主要有虚拟同步发电机控制、下垂控制、功率同步控制，能够提高变换器与电网的交互稳定性。然而，这些电压源控制方法以变换器输出功率为控制目标，不适于输入功率具有间歇性、波动性的风电机组。
4、作为一种以直流电压为控制目标的电压源型控制，惯性同步控制利用直流电容动态实现对电网的自主同步控制，能够使直流电压跟随电网频率变化、起到类似“锁频环”的作用。惯性同步控制可应用于直驱型风电机组的网侧变换器，使直驱型风电机组对电网呈现出电压源
技术实现思路
1、根据本专利技术，提供了一种含储能的电压源控制型直驱风电机组的致稳控制方法及系统，以解决机侧变换器、储能变换器的附加控制导致风电机组运行失稳的技术问题。
2、根据本专利技术的第一个方面，提供了一种含储能的电压源控制型直驱风电机组的致稳控制方法，包括：
3、对含储能的电压源控制型直驱风电机组进行线性化，确定含储能的电压源控制型直驱风电机组的输出阻抗和电网阻抗，其中所述含储能的电压源控制型直驱风电机组包括网侧变换器、机侧变换器和储能变换器，网侧变换器、机侧变换器和储能变换器并联在直流电容上；
4、根据所述输出阻抗和电网阻抗，计算含储能的电压源控制型直驱风电机组的小信号稳定裕度量化指标、潜在振荡频率，基于所述小信号稳定裕度量化指标判断含储能的电压源控制型直驱风电机组是否稳定；
5、若不稳定，分别对机侧变换器输出功率、储能变换器线输出功率线性化，并绘制机侧变换器输出功率的波特图、机侧变换器输出功率的向量图、储能变换器输出功率的波特图、储能变换器输出功率的向量图；
6、根据机侧变换器输出功率在相平面上的位置，在机侧变换器的控制环路中串联相位校正环节，整定机侧变换器相位校正环节参数，根据储能变换器输出功率在相平面上的位置，在储能变换器的控制环路中串联相位校正环节，整定储能变换器相位校正环节参数；
7、基于机侧变换器相位校正环节参数和储能变换器相位校正环节参数，重新计算加入相位校正环节后含储能的电压源控制型直驱风电机组的小信号稳定裕度量化指标ζs，若ζs为正值，那么致稳控制设计完成，否则，重新设计相位校正环节，直到ζs变成正值为止。
8、可选地，根据所述输出阻抗和电网阻抗，计算含储能的电压源控制型直驱风电机组的小信号稳定裕度量化指标、潜在振荡频率，包括：
9、计算含储能的电压源控制型直驱风电机组并网系统的特征方程如下：
10、det(zwt+zg)＝0 (1)
11、其中zwt为含储能的电压源控制型直驱风电机组的输出阻抗，zg为电网阻抗，det表示计算矩阵的行列式的值；
12、根据式(1)求出闭环极点λ1、λ2、…、λn，含储能的电压源控制型直驱风电机组的小信号稳定裕度量化指标ζ为上述闭环极点的最小阻尼比，即
13、
14、含储能的电压源控制型直驱风电机组的潜在振荡频率ωn为小信号稳定裕度量化指标ζ对应的闭环极点的虚部。
15、可选地，分别对机侧变换器输出功率、储能变换器线输出功率线性化，并绘制机侧变换器输出功率的波特图、机侧变换器输出功率的向量图、储能变换器输出功率的波特图、储能变换器输出功率的向量图，包括：
16、计算机侧变换器向直流侧输出有功功率标幺值关于直流电压标幺值的传递函数pm(s)，在稳态工作点附近线性化得δpm(s)，计算储能变换器向直流侧输出有功功率标幺值关于直流电压标幺值的传递函数pe(s)，在稳态工作点附近线性化得δpe(s)；
17、绘制δpm(s)的波特图，得到潜在振荡频率ωn处的相位θm，根据相位θm在相平面上绘制机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量图，绘制δpe(s)的波特图，得到潜在振荡频率ωn处的相位θe，根据相位θe在相平面上绘制储能变换器向直流侧输出有功功率的向量图。
18、可选地，根据相位θm在相平面上绘制机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量图，包括：
19、在复平面上绘制虚拟功角为横轴、直流电压标幺值为纵轴的直角坐标系，相对直角坐标系的纵轴逆时针旋转相位θm后作为机侧变换器向直流侧输出有功功率向量的所在方向，以坐标原点为起点、机侧变换器向直流侧输出有功功率的大小作为幅值来绘制向量。
20、可选地，根据相位θe在相平面上绘制储能变换器向直流侧输出有功功率的向量图，包括：
21、在复平面上绘制虚拟功角为横轴、直流电压标幺值为纵轴的直角坐标系，相对直角坐标系的纵轴逆时针旋转相位θe后作为储能变换器向直流侧输出有功功率向量的所在方向，以坐标原点为起点、储能变换器向直流侧输出有功功率的大小作为幅值来绘制向量。
22、可选地，在机侧变换器的控制环路中串联相位校正环节，包括：
23、根据机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量所处的位置确定相位校正环节的个数；
24、如果机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量处在第一象限，串联2个相位校正环节；
25、如果机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量处在第二象限，串联1个相位校正环节；
26、如果机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量处在第三象限，串联0个相位校正环节，即无需加入相位校正环节；
27、如果机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量处在第四象限，串联3个相位校正环节。
28、可选地，在储能变换器的控制环路中串联相位校正环节包括：
29、根据储能变换本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含储能的电压源控制型直驱风电机组的致稳控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述输出阻抗和电网阻抗，计算含储能的电压源控制型直驱风电机组的小信号稳定裕度量化指标、潜在振荡频率，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别对机侧变换器输出功率、储能变换器线输出功率线性化，并绘制机侧变换器输出功率的波特图、机侧变换器输出功率的向量图、储能变换器输出功率的波特图、储能变换器输出功率的向量图，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据相位θm在相平面上绘制机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量图，包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据相位θe在相平面上绘制储能变换器向直流侧输出有功功率的向量图，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在机侧变换器的控制环路中串联相位校正环节，包括：
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在储能变换器的控制环路中串联相位校正环节包括：
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于
9.一种含储能的电压源控制型直驱风电机组的致稳控制系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种含储能的电压源控制型直驱风电机组的致稳控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述输出阻抗和电网阻抗，计算含储能的电压源控制型直驱风电机组的小信号稳定裕度量化指标、潜在振荡频率，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别对机侧变换器输出功率、储能变换器线输出功率线性化，并绘制机侧变换器输出功率的波特图、机侧变换器输出功率的向量图、储能变换器输出功率的波特图、储能变换器输出功率的向量图，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据相位θm在相平面上绘制机侧变换器向直流侧输出有功功率的向量图，包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：李少林，杨静，秦世耀，李庆，苗风麟，齐琛，杨桔友，张进，罗曼丹，李春彦，李鹏坤，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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