一种基于相位补偿原理的宽频带附加次同步阻尼控制器的设计方法

摘要

本发明是关于电网侧一种次同步振荡抑制措施—附加次同步阻尼控制器(SSDC)的设计方法。公开了一种基于相位补偿原理对次同步振荡进行有效抑制从而为发电机提供有效保护的方法。首先，根据次同步振荡发生特性及工程实际，对SSDC结构进行设计，对SSDC信号提取环节对输入信号中有效次同步分量进行提取；根据相位补偿原理，对传递函数进行设计。且基于所设计SSDC，对某实际机组次同步振荡进行仿真计算，分析SSDC对次同步振荡抑制作用。

主权项

一种基于相位补偿原理的宽频带附加次同步阻尼控制器的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)采用锁相环PLL对高压直流输电系统HVDC整流侧的交流母线电压进行锁相，输出锁相角其中，ω₀为工频50Hz，为锁相环输出相位，母线电压经过锁相环后的输出电压信号为:其中，U_out为锁相环输出电压，ω₁为母线电压的实际频率，为母线电压的实际初相位；锁相环输出电压U_out角频率包含(ω₀‑ω₁)分量，即次同步信息；高压直流输电系统稳态时，θ_PLL＝θ₁，U_out＝0，其中θ₁为HVDC整流侧的母线电压的相位；当直流输电系统发生了次同步振荡时，输出电压信号的频率偏差为：次同步振荡越剧烈，频率偏差越大；(2)当根据步骤(1)判断高压直流输电系统发生了次同步振荡时，将次同步频率信号输入至次同步阻尼控制器，次同步阻尼控制器对该次同步频率信号进行相位补偿和幅值放大后又将其输出叠加到高压直流输电系统整流侧定电流控制系统；采用测试信号法求取次同步阻尼控制器输出信号的相位，在整流侧定电流控制器施加扰动信号，当HVDC整流侧的母线电压信号经过频率转换后，输出相同模态频率的输出信号，直接对比输入小信号即所施加的扰动信号与母线电压的输出信号的相位差求取最佳补偿相位，次同步阻尼控制器对交流母线电压q轴分量Uq移相，使之与扰动信号反相位；(3)设计次同步阻尼控制器的传递函数设计，传递函数为：$H\left(s\right)=\frac{3.745e-007s^4+0.0001628s^3+0.0177s^2}{2.083e-011s^6+2.882e-009s^5+7.62e-007s^4+6.646e-005s^3+0.004042s^2+0.1097s+1}$次同步阻尼控制器在高频段即大于50Hz的频段的传递函数斜率小于‑90dB/dec，用以抑制高频噪声；在目标频率段即10Hz‑50Hz之间，传递函数的幅值保持一致，即在目标频率段，在多个对应频率处传递函数的幅值相同；在低频段即低于10Hz的片段，斜率达到40dB/dec，用于阻断低于次同步模态频率的低频信号；(4)利用步骤(3)设计的次同步阻尼控制器传递函数，在实际的高压直流输电系统中进行抑制效果仿真验证。