一種大型光伏電站抑制電力系統低頻振蕩控制器設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及光伏發電領域，具體設及一種大型光伏電站抑制電力系統低頻振蕩控 制器設計方法。
【背景技術】
[0002] 抑制電力系統低頻振蕩的措施主要可W分為二次系統對策和一次系統對策。二次 系統的對策主要為裝設電力系統穩定器（PowerSystemSt油ilizer，PSS)，是目前抑制低 頻振蕩最主要的方法；一次系統對策主要包括減少重負荷輸電線、縮短送受端的電氣距離、 采用高壓直流輸電化i曲VoltageDirect化rrent，HVDC)W及在輸電線上裝設柔性交流 輸電系統（FlexibleACTransmissionSystem,FACT巧。考慮到光伏發電系統與FACTS同 樣基于電力電子變換器，在拓撲結構和控制結構上具有相似性，因此光伏發電在功能上也 具備抑制低頻振蕩的潛力。
[0003]目前利用光伏電站抑制電力系統低頻振蕩的控制方法是采集同步發電機功角、輸 電線路有功功率等信號，通過反饋控制光伏電站輸出的有功和無功功率，達到抑制振蕩的 目的。對于光伏阻巧低頻振蕩的結果分析大部分是在完成控制器設計后進行的，如果最終 控制效果不佳，就無法解釋是由于控制器設計不合理還是因為系統本身就是難W控制的。
【發明內容】
[0004] 鑒于此，本發明的目的是提供一種大型光伏電站抑制電力系統低頻振蕩控制器設 計方法。
[0005] 本發明的目的是通過W下技術方案實現的，一種大型光伏電站抑制電力系統低頻 振蕩控制器設計方法，一種大型光伏電站抑制電力系統低頻振蕩控制器設計方法，具體包 括W下步驟：
[0006]S1.W光伏電站輸出有功功率P和無功功率Q為輸入向量化曲T，同步發電機功角 5和光伏并網點電壓Um為輸出向量（S，Um)T，建立系統的MIM0小信號模型，得到系統函數 矩陣Gk);
[0007]S2.計算G(s)的相對增益陣列RGA;
[000引 S3.計算RGA數，確定配對方式；
[0009]S4.計算系統函數的條件數，條件數定義為最大奇異值巧G)與最小奇異值互佑） 之比巧G.)/刮G):為保證系統非病態，丫似< 10;根據條件數的頻率響應確定分 散控制時的帶寬。
[0010]S5.根據步驟S4中確定的帶寬設計控制器。
[0011]選優的，在步驟S1中對化曲哺（S，Um)喘行尺度變換，則 其中Spy表示光伏電站額定容量；AP表示有功功率
? 的變化量；AQ表示無功功率的變化量；A5表示同步發電機功角的變化量；AUm表示光伏 并網點電壓的變化量；A5m。,表示同步發電機功角的最大變化量；AUmm"表示光伏并網點 電壓的最大變化量。
[0012] 選優的，所述系統函數
其中E'。為q軸的暫態電動勢，5為發電機轉子的功角，Um為光伏電站 > 并網點電壓，0為光伏并網點電壓Um與發電機暫態電動勢E'。之間的相位差，U,為大電網 電壓，為發電機并網點到光伏并網點之間的線路電抗，X2為光伏并網點到大電網之間的 線路電抗，P和Q分別為光伏電站輸出的有功和無功功率，下標"0"特指穩態工作點下的值， Tj為發電機的慣性時間常數，D為阻巧系數。
[0014] 選優的，在步驟S3中，計算對角配對的RGA數
巧非對角配對的 RGAI
選小者對應的配對方式為最優。
[0015] 由于采用了上述技術方案，本發明具有如下的優點：
[0016] 現有技術只能單獨W抑制低頻振蕩或者維持并網點電壓穩定進行分析進而設計 控制器，沒有綜合考慮功角和電壓控制之間的禪合。本發明通過多變量反饋控制，在設計控 制器時同時考慮了功角和電壓因素，確保了功角和電壓振蕩能同時得到抑制。
【附圖說明】
[0017] 為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進 一步的詳細描述，其中：
[0018]圖1為并網光伏發電系統小信號模型結構圖；
[0019] 圖2為輸出向量平面圖為；
[0020] 圖3為對角配對的RGA頻率響應；
[0021] 圖4為非對角配對的RGA頻率響應；
[002引圖5為條件數丫似的頻率響應；
[0023] 圖6為無阻巧和有阻巧控制時的功角振蕩對比；
[0024] 圖7為無阻巧和有阻巧控制時的電壓振蕩對比；
[00巧]圖8為本明所述方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]W下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例 僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0027] 如圖8所示，一種大型光伏電站抑制電力系統低頻振蕩控制器設計方法，具體包 括W下步驟：
[002引 S1.W光伏電站輸出有功功率P和無功功率Q為輸入向量化曲T，同步發電機功 角和光伏并網點電壓Um為輸出向量（S，Um)T，建立系統的MIM0小信號模型，得到系統函數 矩陣G(s)，即
[0029]
[0030] 所述系統函數通過W下方法獲得：
[0031] 考慮電機功角方程，電磁功率P。為
[00礎
（AI，
[003引將式（A1)線性化
[0037] 0。和Um。中的下標"0"特指穩態工作點下的值，下面設及到的寫法也統一采用該 種表示方式。
[0038] 若不考慮原動機機械功率波動，即A Pm= 0,則發電機經典二階模型線性化后可寫 為如下形式
[0039] 了盧2 A 5 +Ds A 5 + A Pe= 0 (A4)
[0040] 上式中T,為發電機的慣性時間常數，D為阻巧系數，其中T,是有名值，D和AP。為 標么值。
[0041] 設光伏電站輸出的有功和無功功率分別為P和Q，根據并網點的有功功率平衡關 系得到
[0045]聯立（A2)和（A6)，可得
[0059] 將式（A7)代入（A12)，可得：
[0060]AUm=H1A?+&AQ+&A5 (A14)
[00川其中
[0062]
[0063]聯立式（A2)、（A4)、（A7)和（A14)，可得
[0069]將（A16)和（A18)聯立寫為矩陣形式
[0073] 輸入輸出變量的尺度變換：目的在于使得輸入輸出變量的幅值小于1，通常可W 除W預計最大值或者允許的最大變化值。對于AP和AQ，可W將其除W光伏電站額定容量 Sp^即
[0074] AP*= AP/Spv
[0075] AQ*=AQ/Spv
[0076] 對于A5和AUm，若無法確定其最大值，可暫不進行尺度變換。
[0077] 由于光伏電站只能輸出有功，而無功可正可負，因此輸入向量（Apt，A(T)t的角度 變化