改善含风电场虚拟惯量互联电力系统稳定性的自适应鲁棒滑模控制策略

发布时间：2021-01-04 11:32

　　在以风电为代表的可再生能源大规模接入传统电力系统的背景下,非同步机电源与同步机电源之间的耦合作用以及风电出力的不确定性,使互联电力系统稳定性控制面临复杂的运行场景。针对该问题,基于功率平衡原理建立考虑双馈风电机组虚拟惯量影响的同步发电机组等效转子运动模型,将系统参数协调性及故障因素统一表达为等效惯量参数摄动及有界的不确定扰动;运用滑模变结构方法,结合等效惯量和等效阻尼的可变性及可控性,提出一种自适应鲁棒滑模控制策略以改善互联电力系统的动态稳定性。理论分析和仿真结果表明,与传统的虚拟惯量控制方法相比,所提控制策略能够更好地抑制频率振荡,降低频率变化率以及相对功角振荡幅度。 

【文章来源】：电力自动化设备. 2020年09期 北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

含双馈风电场虚拟惯量的互联电力系统模型

最终，得到本文所提的自适应鲁棒滑模控制AR-SMC(Adaptive Robust-Sliding Mode Control）策略结构框图如图2所示。3 仿真实验

为验证本文所提AR-SMC控制策略对多能源互联电力系统动态稳定性的改善作用，利用电磁仿真软件MATLAB/Simulink搭建加入风电场虚拟惯量控制的2区4机输电系统，见图3。该系统包括1条双回弱联络线连接的2个相似的区域系统[16]，区域1包含1座DFIG风电场和1台同步发电机组，区域2包含2台同步发电机组。为简化分析，采用单机模型作为风电场的集总模型来代替整个风电场[17]，同步发电机组配置励磁和调速器，未配置电力系统稳定器（PSS）。系统详细参数见附录A中表A1—A3。图3中的AR-SMC控制模块获取到同步发电机组G2的同步角频率ωs以及RoCoF，按照式（14）和式（16）设计的控制律和自适应律来计算控制项等效阻尼Dequ以及自适应等效惯量Jequ，再通过更新DFIG风电场的VSG控制模块参数值最终实现自适应滑模控制。为了验证AR-SMC控制策略的有效性，本文设置2种不同风电渗透率下的运行方式：运行方式1中风电渗透率为25%；运行方式2中风电渗透率为10%。2种运行方式的初始节点潮流如附录A中表A4和表A5所示。故障设置为t=5 s时在联络线的节点8处施加单回三相短路故障，故障持续0.2 s后切除。对固定等效惯量参数（Jequ=18 s）控制与本文所提AR-SMC控制策略分别在2种运行方式的相同故障条件下的时域仿真结果进行对比分析。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高比例非同步机电源电网面临的三大技术挑战[J]. 徐政.  南方电网技术. 2020(02)
[2]双馈风电机组虚拟惯量控制对电力系统机电振荡的影响分析[J]. 徐筱倩,黄林彬,汪震,贺家发,辛焕海.  电力系统自动化. 2019(12)
[3]虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略[J]. 杨赟,梅飞,张宸宇,缪惠宇,陈虹妃,郑建勇.  电力自动化设备. 2019(03)
[4]基于自适应旋转惯量的虚拟同步发电机控制策略[J]. 程启明,余德清,程尹曼,高杰,张宇,谭冯忍.  电力自动化设备. 2018(12)
[5]基于自适应Terminal滑模控制方法的VSG控制[J]. 严彬彬,王宝华.  电力自动化设备. 2018(10)
[6]风电与火电机组的一次调频技术分析及比较[J]. 郑重,杨振勇,李卫华.  电力自动化设备. 2017(12)
[7]基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制[J]. 田新首,王伟胜,迟永宁,李庚银,汤海雁,李琰.  电力系统自动化. 2015(05)
[8]双馈风电机组惯量控制对系统小干扰稳定的影响[J]. 陈润泽,吴文传,孙宏斌,蓝海波,刘海涛,刘晓敏.  电力系统自动化. 2014(23)
[9]考虑模型不确定性和时延的静止无功补偿器自适应滑膜控制器设计[J]. 王曦,王渝红,李兴源,苗淼.  物理学报. 2014(23)
[10]风电场并网对互联系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响[J]. 和萍,文福拴,薛禹胜,Ledwich GERARD,吴丹岳,林因.  电力系统自动化. 2014(22)



本文编号：2956693