应用显式模型预测控制的永磁同步风电机组频率电压协同调节

闫逸辰; 寇鹏; 张远航; 李华; 李旭东; 熊尉辰; 梁得亮

西安交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (8) : 9 -18.

闫逸辰, 寇鹏, 张远航, 李华, 李旭东, 熊尉辰, 梁得亮

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摘要

为解决高压直流输电线路发生闭锁故障引起送端近区功率冗余、造成频率和电压升高的问题，提出了一种面向频率电压协同调节的永磁同步风电机组的显式模型预测控制(EMPC)策略。该控制策略利用了直驱式永磁同步风力发电机组具有同时调节电网频率和电压的能力。根据频率摆动方程和电压灵敏度模型建立了换流站母线电压和电网频率的状态空间模型；将永磁同步风电机组的有功输出和无功输出相结合，利用多个EMPC控制器计算代价函数下的最优输出并进行组合，计算出故障后永磁同步风电机组的参考功率输出，以实现送端近区频率和电压的协同控制。在MATLAB/Simulink平台进行仿真验证表明：当闭锁故障发生时，EMPC控制策略不仅可以降低送端近区的频率和电压的峰值与稳态值，而且与其他控制方法相比，频率峰值降低了0.089 Hz,电压峰值降低了0.012(标幺值)。该研究可为电力系统的频率电压控制提供理论及工程参考。