内蒙古工业大学任永峰获国家专利权
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龙图腾网获悉内蒙古工业大学申请的专利直驱永磁同步风电机组弱电网下次同步振荡抑制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115864436B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211554502.X,技术领域涉及:H02J3/0014;该发明授权直驱永磁同步风电机组弱电网下次同步振荡抑制方法是由任永峰;陈建;孟庆天;云平平;薛宇;胡志帅;贺彬设计研发完成,并于2022-12-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本直驱永磁同步风电机组弱电网下次同步振荡抑制方法在说明书摘要公布了:本专利涉及风电控制技术,具体涉及直驱永磁同步风电机组弱电网下次同步振荡抑制方法。针对直驱永磁同步风电机组弱电网下次同步振荡导致发电系统失稳以及配电网电压波动问题,提出了基于不确定性和扰动估计器UDE的附加阻尼振荡抑制方法。首先,网侧变流器采用虚拟同步机技术VSG,并基于谐波线性化理论建立网侧变流器序阻抗模型;其次,提出了电流环基于UDE的附加阻尼鲁棒控制方法。基于UDE的附加阻尼控制器将电网电压、有功指令等因素扰动用集总扰动来代替,可有效抑制次同步振荡,并提升系统鲁棒性,具备一定的适应复杂工况能力。
本发明授权直驱永磁同步风电机组弱电网下次同步振荡抑制方法在权利要求书中公布了:1.直驱永磁同步风电机组弱电网下次同步振荡抑制方法,直驱永磁同步风电机组包括:转子侧变流器、网侧变流器以及滤波器;直驱永磁同步风电机组的网侧变流器采用虚拟同步技术VSG,由有功环、无功环以及电压-电流双闭环构成;有功环包括:有功-频率部分和机械部分;无功环包括:无功-电压部分和电气部分;通过有功环生成电压相位,无功环生成电压幅值,并生成桥臂电势信号eabc,将功率环生成的eabc直接作为调制信号进行控制的模式称为“开环模式”,而将eabc作为电压-电流双闭环给定值进行控制的模式称为“双闭环模式”; 有功环节控制部分:VSG技术在传统下垂控制基础上引入了同步发电机摇摆方程,如式1所示: 1 式中,Tm、Te分别为机械转矩、电磁转矩,,;Pm、Pe分别为机械功率、电磁功率;δ、别为电压相位以及电网额定角频率;J、D为转动惯量和阻尼系数;VSG通过有功环控制输出有功功率,参与系统一次调频,为系统提供惯性支撑和阻尼系统振荡; 无功环节控制部分:VSG模拟同步发电机定子电路电压电流关系,通过式2来实现: 2 式中,e=[eaebec]T为逆变器桥臂中点电压;u=[uaubuc]T为输出端电压;iL=[iLaiLbiLc]T为滤波电感电流;Ls、R分别为滤波电感及寄生电阻; 其特征在于,补偿电压Ed、Eq即为附加阻尼控制器输入,通过调整控制输入实现电感电流与参考值的稳定跟踪,进而起到振荡抑制效果,以VSG定子电压电流方程为基础,将电感电流作为控制变量,桥臂电势作为控制输入电压补偿,在双闭环的电流内环建立基于UDE的附加阻尼控制器数学模型; 将式2变换到dq坐标系下得到系统一阶状态方程: 将式48进一步化简可得矩阵表达式: 49 式中:iL=iLd,iLqT为控制状态量,E=Ed,EqT为控制输入,Δd=Δid,ΔiqT为集总扰动,其中: 50 式50中多项式分母电感Lf不为零,可认为Δd是有界的; 选择合适控制输入E,使电感电流iL能够精确跟踪不含有振荡谐波分量的参考输入指令iLref变化; 因此,跟踪误差e=iLref-iL需要满足: 51 式中,Am、KiL0,KiL为误差反馈增益;最终能够逐渐收敛至0,因此误差方程是渐进稳定的; 联立式49、式51可得: 52 故,控制输入E需满足: 53 式中,,C为电感电流设定值;Δd由系统内部参数的不确定性和系统未知的外部扰动两部分组成,称之为集总扰动; 选择合适的带宽滤波器对集总扰动进行估计,基于UDE的集总扰动可以用式54来表达: 54 式中,为卷积计算符号,gf为带通滤波器Gfs的单位脉冲响应,要求Gfs严格正实稳定且具有合适的带宽; 将式53中Δd用式54替换,可得: 55 于是,基于UDE的附加阻尼控制器数学模型: 56 式中,Gfs为gf的Laplace变换;式中不再包含不确定性和未知扰动项; 选择一阶低通滤波器Gfs=1Ts+1, 57 式中,T为响应时间常数,,为系统中集总扰动频带上限; 将式57带入式 可得: 58 设置参考模型参数C=iLref,选取一阶低通滤波器截止频率;KiL作为期望误差阶跃响应的带宽,其值要小于。
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