1. 痛點(diǎn)問題

隨著風(fēng)電、光伏等新能源的大規(guī)模接入，電力電子變流器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。依據(jù)并網(wǎng)同步方式的不同，變流器控制結(jié)構(gòu)主要分為跟網(wǎng)控制和構(gòu)網(wǎng)控制兩類。跟網(wǎng)控制依賴鎖相環(huán)跟蹤電網(wǎng)電壓相位，因此在強(qiáng)電網(wǎng)中具有良好的穩(wěn)定性，但在弱電網(wǎng)中存在寬頻振蕩失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。構(gòu)網(wǎng)控制依賴同步環(huán)節(jié)自行建立電壓，因此能夠在弱電網(wǎng)中穩(wěn)定性較好；但在連接至強(qiáng)電網(wǎng)時(shí)易寬頻振蕩失穩(wěn)。外部電網(wǎng)運(yùn)行工況改變可能導(dǎo)致電網(wǎng)強(qiáng)度的大幅波動(dòng)，然而兩類控制結(jié)構(gòu)均無法在該條件下保持振蕩穩(wěn)定運(yùn)行。

為提升變流器在不同電網(wǎng)條件下的穩(wěn)定性，現(xiàn)有研究嘗試從兩個(gè)角度解決這一問題。1）融合控制策略：結(jié)合跟、構(gòu)網(wǎng)控制優(yōu)勢(shì)，提出兼具跟網(wǎng)和構(gòu)網(wǎng)控制能力的融合控制策略，如雙模式切換控制、混合同步控制和跟并聯(lián)控制。然而，現(xiàn)有融合控制變流器的跟網(wǎng)或構(gòu)網(wǎng)特性占比是固定的，無法依據(jù)外部電網(wǎng)工況自適應(yīng)調(diào)整，難以適應(yīng)復(fù)雜多變的外部電網(wǎng)工況。2）附加振蕩抑制裝置：根據(jù)變流器振蕩電壓、電流調(diào)整抑制裝置輸出，進(jìn)而抑制振蕩。然而，現(xiàn)有裝置大多為定制化設(shè)計(jì)，僅能夠有效抑制特定頻率的振蕩，難以應(yīng)對(duì)“振蕩頻率時(shí)變”這一挑戰(zhàn)。

2. 解決方案

本成果分別從融合控制策略、附加振蕩抑制裝置兩個(gè)角度解決了傳統(tǒng)跟、構(gòu)網(wǎng)新能源機(jī)組的寬頻振蕩問題。

1）構(gòu)網(wǎng)及跟網(wǎng)自適應(yīng)融合控制裝置、方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)：首先，根據(jù)電網(wǎng)電壓、電流辨識(shí)電網(wǎng)短路比，進(jìn)而自適應(yīng)調(diào)整跟網(wǎng)和構(gòu)網(wǎng)融合系數(shù)；然后，通過融合同步環(huán)節(jié)生成虛擬相角，同時(shí)利用派克變換、功率/電壓求解獲取電壓（電流）的dq軸分量、有功、無功和電壓有效值；之后，通過外環(huán)控制生成電流d、q軸分量參考值；最后，通過內(nèi)環(huán)控制、反派克變換和PWM生成變流器開關(guān)信號(hào)。

2）風(fēng)電場(chǎng)次同步諧振抑制方法及系統(tǒng)：首先，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)線路的電壓信號(hào)和風(fēng)電場(chǎng)線路的電流信號(hào)進(jìn)行濾波處理，獲取次同步頻率信號(hào)；之后，根據(jù)次同步頻率信號(hào)、多臺(tái)風(fēng)機(jī)電阻和電感、多臺(tái)變壓器電阻和電感、風(fēng)電場(chǎng)線路電阻和電感，得到風(fēng)電場(chǎng)閉環(huán)傳遞函數(shù)；最后，根據(jù)次同步抑制系統(tǒng)向電網(wǎng)實(shí)際輸出電流信號(hào)，通過優(yōu)化參數(shù)使得閉環(huán)傳遞函數(shù)不同零點(diǎn)下的衰減率最優(yōu)。

預(yù)期形成的產(chǎn)品包括構(gòu)網(wǎng)及跟網(wǎng)自適應(yīng)融合控制裝置、風(fēng)電場(chǎng)次同步諧振抑制系統(tǒng)。

圖1 構(gòu)網(wǎng)及跟網(wǎng)自適應(yīng)融合控制裝置的邏輯架構(gòu)示意圖

圖2 風(fēng)電場(chǎng)次同步諧振抑制系統(tǒng)