风电场接入弱电网控制耦合振荡分析及解耦抑制策略

随着大型风电基地在弱电网条件下的短路比持续降低，跟网型风电系统因控制耦合引发的次同步振荡风险加剧。本文基于直驱风电场接入弱交流电网的传递函数模型，揭示了控制环节带宽重叠导致滞后相角叠加的振荡机理；提出基于电源近端电压虚拟采样的解耦控制策略，通过阻断锁相环与电压前馈中的振荡传播路径，有效抑制相角叠加，从根本上解决耦合振荡问题。该方法不依赖系统电感精度，适应极低短路比与多频振荡，兼顾动态性能与抑制效果，且易于工程实现，控制器在环测试验证了其有效性。

随着中国沙漠、戈壁和荒漠地区大型风电基地风电场的短路比持续降低,跟网型风电并网系统控制耦合引起的次同步振荡风险逐步增加,亟须深入分析系统控制耦合振荡原理,提出可适应极低短路比的抑制策略.文中基于直驱型风电场接入弱交流电网系统的传递函数,分析了各控制环节对系统稳定性的影响以及振荡分量的传播通路,揭示了控制环节带宽重叠引起系统滞后相角叠加效应导致控制耦合振荡的机理;然后,依据上述分析,提出了基于电源近端电压虚拟采样的控制解耦策略,该方法在锁相环和并网电压前馈环节阻断了振荡分量的传播,大幅减轻了滞后相角叠加效应,从根本上解决了控制耦合振荡问题,且避免了常规电流环陷波器阻断法难以兼顾动态性能和抑制效果的问题.验证结果表明:在风机接入点极低短路比下,所提方法可以快速有效地抑制振荡,并能适应不同的振荡频率,且不依赖于系统电感参数的准确性;控制器在环测试进一步验证了所提方法易于工程实现.