(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211223552.X (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 华北电力大 学 （保定） 地址 071000 河北省保定市莲池区永华北 大街619号 (72)发明人 张祥宇　刘华志　付媛　 (74)专利代理 机构 北京和联顺知识产权代理有 限公司 1 1621 专利代理师 肖智斌 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/24(2006.01) H02J 3/36(2006.01) H02J 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于双馈风电场的多联轴协调优化功 率振荡抑制方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于双馈风电场 的多联 轴协调优化功率振荡抑制方法， 主要包括： 构建 风电场内多机虚拟多联轴耦合下的系统动态模 型以及设计一致性响应虚拟同步机多机虚拟联 轴控制器； 输入发电机、 线路的网络拓扑参数； 通 过同步机功角振幅公式， 计算系统振荡评价指 标； 判断所计算评价指标是否为最小值， 如果是， 对虚拟刚度、 阻尼和惯量参数进行拟合； 将拟合 后的参数输入至虚拟多联轴控制器中生成新的 功率变化量； 基于功率变化量形成新的功率信 号， 经过虚拟同步机环节， 更新双馈风电机组的 功角， 进而调节风机功率， 响应系统的功率波动。 本发明利用多机一致性响应和多联轴协调优化 可激发风电场抑振整体效应， 提升其对系统功率 振荡及频率的支撑能力。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115411778 A 2022.11.29 CN 115411778 A 1.一种用于双馈风电场的多联轴协调优化功率振荡抑制方法， 其特征在于， 所述双馈 风电场用于表示具有双馈风电机组的两自由度风力发电系统， 包括以下步骤： 对所述双馈风电机组进行虚拟同步控制， 获取同步机与多台所述双馈风电机组进行联 轴耦合后的耦合系统的运动模型， 其中， 所述双馈风电机组之间至少具备一种不同的电气 距离； 基于所述耦合系统运动模型， 通过获取所述同步机与VSG功角信号的功角耦合关系， 以 及所述双馈风电场的网络 拓扑参数， 获取系统振荡评价 函数； 基于所述系统振荡评价函数， 通过对虚拟刚度、 阻尼和惯量参数进行拟合， 并根据 所述 功角耦合关系， 通过更新双馈风电机组的功角抑制所述耦合系统的功率振荡， 对多台所述 双馈风电机组进行柔 性联轴控制。 2.根据权利要求1所述一种用于双馈风电场的多联轴协调优化功率振荡抑制方法， 其 特征在于： 在获取所述运动模型的过程中， 通过获取所述同步机和所述双馈风电机组的输出功率 方程， 并进行线性化处理， 构建所述同步机与多台所述双馈风电机组进行联轴耦合时的转 子运动方程； 根据所述输出功率方程和所述 转子运动方程， 构建所述 运动模型； 所述输出功率方程表示 为： 其中， Ug， U0和Ui分别为同步机SG， 参考电机G0和第i台虚拟同步风电机组DFIGi的节点电 压； Xg0， X0i和Xgi分别为SG与G0， DFIGi以及G0和DFIGi之间的阻抗； δi为DFIGi的功角； δg， δ0分别 为SG和G0功角； Pg， Pwi分别为SG和DFIGi的电磁功率； 所述转子运动方程表示 为： 3.根据权利要求2所述一种用于双馈风电场的多联轴协调优化功率振荡抑制方法， 其 特征在于： 在获取功角耦合关系的过程中， 通过引入放大环节k， 获取所述双馈风电机组的输出功 率变化量， 并根据参考风电机组的输出功率变化量， 通过调整所述放大环节k， 使得所述双 馈风电机组与所述 参考风电机组的功率 一致性响应， 获取一 致性附加刚度ΔKgwi_co； 根据所述一致性附加刚度ΔKgwi_co， 获取虚拟刚度系数ΔKgwi， 通过获取系统中同步机 的角频率积分作为功率的反馈值， 建立所述同步机与VSG功角信号的所述功角耦合关系。 4.根据权利要求3所述一种用于双馈风电场的多联轴协调优化功率振荡抑制方法， 其权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115411778 A 2特征在于： 在建立所述功角耦合关系的过程中， 所述双馈风电机组的输出功率变化 量表示为： 式中， ΔPw2为双馈风电机组的输 出功率变化量； Δω2和Δωg分别为双馈风电机组和系 统的角频率变化量； Kw2、 Kgw2分别为所需一致性响应双馈风电机组与系统间的刚度， 以及 与同步机SG之间的联轴刚度， s代 表微分算子； 所述功率 一致性响应表示 为： Kgwi＝Kwn‑Kwi+Kgwn k＝Kgwn/(Kwn‑Kwi+Kgwn) 式中， Kwn、 Kgwn分别为一致性响应所参考风电机组与系统间的刚度及与SG间的联轴刚 度； 所述一致性附加刚度ΔKgwi_co表示为： ΔKgwi_co＝Kgwi0‑Kwn‑Kwi+Kgwn 式中， Kgwi0表示风电机组的联轴刚度初始值； 所述反馈值表示 为： ΔPew＝ ∫‑Kgwi(ωg‑ωg0)dt+Kgwi(Δ δw‑Δ δw0) 其中， ωg0为系统角频率的初始值； Δδw， Δδw0分别风机功角的变化量和变化量的初始 值。 5.根据权利要求4所述一种用于双馈风电场的多联轴协调优化功率振荡抑制方法， 其 特征在于： 在获取系统振荡评价函数的过程中， 采集系统功率扰动为周期性扰动， 获取所述同步 机在所述周期性扰动时的功角 δg； 基于所述功角 δg， 通过获取全局内功角|δg|的峰值及振幅， 构建所述系统振荡评价函 数， 其中， 所述系统振荡评价 函数表示 为： 式中， J为抑制共 振峰值的评价 函数； I为各峰值偏差为 最小的评价 函数。 6.根据权利要求5所述一种用于双馈风电场的多联轴协调优化功率振荡抑制方法， 其 特征在于： 在获取所述同步机在所述周期性扰动时的功角 δg的过程中， 所述同步机在所述周期性 扰动时的功角 δg的表达式为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115411778 A 3