本申請涉及風(fēng)力發(fā)電控制，具體涉及一種不對稱故障下的雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)支撐能力提升方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)力發(fā)電作為新能源發(fā)電體系中的核心部分，在新型電力系統(tǒng)中占據(jù)顯著份額。然而，近年來，由于不對稱電網(wǎng)故障等突發(fā)因素，電壓不平衡問題頻繁出現(xiàn)，這對風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，進(jìn)而威脅到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2、目前電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)電場站提出支撐要求，即當(dāng)風(fēng)電機(jī)組檢測到電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障時(shí)，應(yīng)該向電網(wǎng)內(nèi)注入正負(fù)序電流，以抑制公共連接點(diǎn)（point?of?common?coupling,pcc）的不平衡電壓。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（doubly?fed?induction?generator,?dfig）作為風(fēng)力發(fā)電的主力機(jī)型，如何在不脫網(wǎng)運(yùn)行時(shí)肩負(fù)起支撐電網(wǎng)的責(zé)任，對提升風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)適應(yīng)能力具有重要意義。

3、目前國內(nèi)外針對dfig的不對稱故障穿越進(jìn)行了以下研究：①文獻(xiàn)[[6]xu?lie.enhanced?control?and?operation?of?dfig-based?wind?farms?during?networkunbalance[j],?ieee?transactions?on?energy?conversion,?2008,?23(4):1073-1081]提出了一種在不平衡電壓下以消除電磁轉(zhuǎn)矩二倍頻振蕩為目標(biāo)的正負(fù)序電流控制策略，但增加了轉(zhuǎn)子側(cè)變流器過調(diào)制的風(fēng)險(xiǎn)。?=?2?\*?gb3?②文獻(xiàn)[xu?hailiang,?zhang?yufeng,li?zhi,?et?al.?reactive?current?constraints?and?coordinated?control?of?dfig’srsc?and?gsc?during?asymmetric?grid?condition[j].?ieee?access,?2020,8(1):184339-184349]在機(jī)側(cè)消除電磁轉(zhuǎn)矩二倍頻振蕩的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)側(cè)變流器可控電流裕度協(xié)同抑制pcc的電壓不平衡度（voltage?unbalance?factor,?vuf）。文獻(xiàn)?=?3?\*?gb3?③[chang?yuanzhu,?ilhan?kocar,?hu?jiabing,?et?al.?coordinated?control?of?dfigconverters?to?comply?with?reactive?current?requirements?in?emerging?gridcodes[j].?journal?of?modern?power?systems?and?clean?energy,?2022,?10(2):502-514]從電網(wǎng)正負(fù)序需求的角度出發(fā)，提出了一種基于優(yōu)先級限流（正序無功、負(fù)序無功、正序有功）的dfig正負(fù)序指令分配策略。

4、上述的這些指令的獲取多是基于利用電壓偏差量的下垂控制或者是利用預(yù)先設(shè)定值的pi控制，沒有充分利用轉(zhuǎn)子側(cè)電流電壓容量，無法實(shí)現(xiàn)dfig的最優(yōu)電壓不平衡度抑制(optimal?voltage?unbalance?factor?attenuation,?ovufa)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請實(shí)施例的目的是提供一種不對稱故障下的雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)支撐能力提升方法，以解決相關(guān)技術(shù)中存在無法充分利用dfig轉(zhuǎn)子側(cè)電流電壓容量實(shí)現(xiàn)最優(yōu)電壓不平衡度抑制的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本申請實(shí)施例的第一方面，提供一種不對稱故障下的雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)支撐能力提升方法，包括：

3、建立以公共連接點(diǎn)的電壓不平衡度最小的雙饋風(fēng)機(jī)優(yōu)化模型；

4、基于所述雙饋風(fēng)機(jī)優(yōu)化模型，對雙饋風(fēng)機(jī)的負(fù)序電壓抑制能力進(jìn)行判斷，將優(yōu)化問題定界為負(fù)序電壓能全消除子優(yōu)化問題和負(fù)序電壓不能全消除子優(yōu)化問題；

5、對于所述負(fù)序電壓全消除子優(yōu)化問題，利用卡魯什-庫恩-塔克條件求得必要條件，并進(jìn)一步解得電流指令；

6、對于所述負(fù)序電壓不能全消除子優(yōu)化問題，利用幾何分析法收縮約束，確定最優(yōu)解的分布邊界，獲得解析解。

7、根據(jù)本申請實(shí)施例的第二方面，提供一種不對稱故障下的雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)支撐能力提升裝置，包括：

8、模型建立模塊，用于建立以公共連接點(diǎn)的電壓不平衡度最小的雙饋風(fēng)機(jī)優(yōu)化模型；

9、界定模塊，用于基于所述雙饋風(fēng)機(jī)優(yōu)化模型，對雙饋風(fēng)機(jī)的負(fù)序電壓抑制能力進(jìn)行判斷，將優(yōu)化問題定界為負(fù)序電壓能全消除子優(yōu)化問題和負(fù)序電壓不能全消除子優(yōu)化問題；

10、第一求解模塊，用于對于所述負(fù)序電壓全消除子優(yōu)化問題，利用卡魯什-庫恩-塔克條件求得必要條件，并進(jìn)一步解得電流指令；

11、第二求解模塊，用于對于所述負(fù)序電壓不能全消除子優(yōu)化問題，利用幾何分析法收縮約束，確定最優(yōu)解的分布邊界，獲得解析解。

12、根據(jù)本申請實(shí)施例的第三方面，提供一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

13、一個(gè)或多個(gè)處理器；

14、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序；

15、當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的方法。

16、本申請的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

17、由上述實(shí)施例可知，由于本申請建立了以公共連接點(diǎn)的電壓不平衡度最小的雙饋風(fēng)機(jī)優(yōu)化模型，并將優(yōu)化問題定界為負(fù)序電壓能消除和不能消除兩個(gè)子優(yōu)化問題，利用卡魯什-庫恩-塔克條件和幾何分析法收縮約束，并得到轉(zhuǎn)子正負(fù)序電流指令的解析解形式，克服了雙饋風(fēng)機(jī)不對稱故障下不平衡電壓抑制能力不足的問題，進(jìn)而達(dá)到了不對稱故障下公共連接點(diǎn)電壓不平衡度大大降低的效果。

18、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

技術(shù)特征：

1.一種不對稱故障下的雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)支撐能力提升方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述雙饋風(fēng)機(jī)優(yōu)化模型如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：將優(yōu)化問題定界為負(fù)序電壓能全消除子優(yōu)化問題和負(fù)序電壓不能全消除子優(yōu)化問題的定界條件如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于所述負(fù)序電壓全消除子優(yōu)化問題，利用卡魯什-庫恩-塔克條件求得必要條件，得出優(yōu)化問題的拉格朗日函數(shù)，解之得最優(yōu)正序電壓支撐的必要條件為ird+=0，即雙饋風(fēng)機(jī)不輸出正序有功；進(jìn)一步解得負(fù)序電壓能全消除子優(yōu)化問題的解：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于所述負(fù)序電壓不能全消除子優(yōu)化問題，利用幾何分析法收縮約束，確定最優(yōu)解的分布邊界，獲得解析解；若負(fù)序電壓不能完全消除，優(yōu)化問題被進(jìn)一步表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，若轉(zhuǎn)子側(cè)電流應(yīng)力作為限制雙饋風(fēng)機(jī)抑制不平衡電壓的首要約束，轉(zhuǎn)子側(cè)電流應(yīng)力限制的不等式約束轉(zhuǎn)化成等式約束，此時(shí)vuf表示為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，若轉(zhuǎn)子側(cè)電壓應(yīng)力作為限制dfig抑制不平衡電壓的首要約束，轉(zhuǎn)子側(cè)電壓應(yīng)力限制的不等式約束轉(zhuǎn)化成了等式約束；vuf與轉(zhuǎn)子負(fù)序電壓幅值并不是一一對應(yīng)，是因?yàn)殡S著對并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)序電壓支撐程度的增大，ur?會(huì)與負(fù)序emf由同相到反相；在轉(zhuǎn)子側(cè)電壓約束下，實(shí)現(xiàn)vuf最優(yōu)抑制的條件為轉(zhuǎn)子負(fù)序電壓為零；此時(shí)指令由下式計(jì)算得到：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，若轉(zhuǎn)子側(cè)電流電壓約束同時(shí)作為緊約束，此時(shí)轉(zhuǎn)子側(cè)電流和電壓限制同時(shí)由不等式約束轉(zhuǎn)化為等式約束；vuf的最小值落在轉(zhuǎn)子側(cè)電流和電壓邊界上，但轉(zhuǎn)子側(cè)電流和電壓可行域邊界有兩交點(diǎn)，為確保ovufa的最優(yōu)性，逐一校驗(yàn)可行解，發(fā)現(xiàn)vuf最小值在負(fù)序電流更大的交點(diǎn)處取得，對應(yīng)的電流指令由下式給出：

9.一種不對稱故障下的雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)支撐能力提升裝置，其特征在于，包括：

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種不對稱故障下的雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)支撐能力提升方法，建立了以公共連接點(diǎn)的電壓不平衡度最小的雙饋風(fēng)機(jī)優(yōu)化模型，并將優(yōu)化問題定界為負(fù)序電壓能消除和不能消除兩個(gè)子優(yōu)化問題，利用卡魯什?庫恩?塔克條件和幾何分析法收縮約束，并得到轉(zhuǎn)子正負(fù)序電流指令的解析解形式，克服了雙饋風(fēng)機(jī)不對稱故障下不平衡電壓抑制能力不足的問題，進(jìn)而達(dá)到了不對稱故障下公共連接點(diǎn)電壓不平衡度大大降低的效果。為提升雙饋風(fēng)機(jī)不對稱故障下的主動(dòng)支撐能力提供參考。

技術(shù)研發(fā)人員：年珩,張森,張震霄,胡彬,劉勇,吳仟,黃旭東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15