天津大學(xué)天津大學(xué)主要研究方向主要研究方向研究成果研究成果項、二等獎3項獲日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎4項(特許金獎1項)裝機(jī)容量/GW裝機(jī)容量/GWQ一助個本不-Q新能源高滲透-電力系統(tǒng)2012-2024年全球風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量nn留m贊河北沽源地區(qū)某風(fēng)電場SSO事故雙饋風(fēng)電場經(jīng)串補(bǔ)并網(wǎng)(DWF+SC)系統(tǒng)SSO現(xiàn)象典型特征：振蕩機(jī)理特殊性：換流器參與等效諧振引發(fā)負(fù)阻尼振蕩失穩(wěn)。多維度動態(tài)特性：動態(tài)特性受風(fēng)機(jī)參數(shù)、電網(wǎng)條件、風(fēng)速等運(yùn)行工況多重影響，振蕩頻率呈現(xiàn)大范圍時變特性。抑制挑戰(zhàn)性特征：受換流器快速響應(yīng)及限幅環(huán)節(jié)影響，易出現(xiàn)小擾動快速發(fā)散，導(dǎo)致常規(guī)控制策略失效，抑制難度顯著增加。6點(diǎn)出點(diǎn)美國明尼蘇達(dá)州中南部某風(fēng)電場美國明尼蘇達(dá)州中南部某風(fēng)電場SSO事故njWAAwwwMWMMMMw20Hz左右SSOwww電氣參數(shù)失配(負(fù)電阻主導(dǎo))(RSC快速調(diào)節(jié))電網(wǎng)固有參數(shù)(線路電感、串補(bǔ)度)(幅值增長速率高)IGE:系統(tǒng)在次同步頻率下呈負(fù)阻尼，導(dǎo)致不斷增長的SSR。SSCI:轉(zhuǎn)子換流器快速動作導(dǎo)致，振蕩增長和發(fā)散速度更快。一、研究背景—-SSO抑制策略分類分析8■8■國內(nèi)外學(xué)者針對DWF+SC系統(tǒng)SSO問題提出了電網(wǎng)側(cè)和風(fēng)機(jī)側(cè)的SSO抑制控制策略?！鐾ㄟ^分類分析，現(xiàn)有SSO抑制策略存在自適應(yīng)性欠缺和響應(yīng)速度較慢兩大技術(shù)挑戰(zhàn)。新型控制器依賴精確建模、對改進(jìn)型輸入控制信號響應(yīng)速度較慢/需結(jié)合特定信號遠(yuǎn)端、解釋機(jī)理不足成本高、控制復(fù)雜、占地轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速參數(shù)整定復(fù)雜頻率范圍窄、參數(shù)優(yōu)化復(fù)雜、缺少自適應(yīng)性【a-u)0Km+K輔助阻尼控制器u參數(shù)整定k一、研究背景—-SSO抑制控制策略技術(shù)挑戰(zhàn)一nd)刑申i09■經(jīng)典策略抑制能力不足、頻段固定，依賴特定場景，難以實(shí)現(xiàn)大范圍SSO抑制，缺乏自適應(yīng)性?！鲐叫柙O(shè)計一種SSO自適應(yīng)抑制策略，以實(shí)現(xiàn)多頻段下的更好的SSO濾除效果。B偏離控制器一、研究背景——SSO抑制控制策略技術(shù)挑戰(zhàn)二■■現(xiàn)有策略參數(shù)更新復(fù)雜且更新時間存在延遲，導(dǎo)致極端工況下抑制時間過長，威脅設(shè)備安全?！銎惹行枰黄铺嵘齋SO抑制即時性的技術(shù)瓶頸，以優(yōu)化抑制器性能并確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。振蕩程度隨即時性降低愈加劇烈0020風(fēng)電機(jī)組大規(guī)模脫網(wǎng)四四四四風(fēng)機(jī)退出四四四口由四H◎C5時間(s)二、研究路線與基礎(chǔ)——技術(shù)路線總結(jié)與展望介紹研究背景與現(xiàn)狀總結(jié)與展望介紹研究背景與現(xiàn)狀。小信號模型，分析主導(dǎo)SSO模態(tài)及關(guān)鍵影響因素，并揭sOSC,并通過C-HIL驗證其在MA-SOSC基礎(chǔ)上引入基于控制器硬件在環(huán)C+HIL)平臺搭建背景意義研究現(xiàn)狀改進(jìn)頻率鎖定與更◆研究背景及現(xiàn)狀新算法性評估模型基礎(chǔ)RSRSC電流內(nèi)環(huán)比例系數(shù)RSC電流內(nèi)環(huán)積分系數(shù)風(fēng)速、串補(bǔ)。度影度影響關(guān)鍵影響因素仿真驗證影響因素變化時主導(dǎo)關(guān)鍵影響因素仿真驗證影響因素變化時主導(dǎo)SSO模態(tài)根軌跡圖PI-iMA-SOSCMA-SOSC應(yīng)用位置除，通過滑窗式快速傅里葉變換OnMA-SOSC控制設(shè)計架構(gòu)頻率鎖定與更新fn滑窗快速傅里葉算法RLS權(quán)重系數(shù)更新算法SFFT在時間窗口內(nèi)獲取采樣RSC內(nèi)環(huán)電流信號差的幅頻特性，并提取振蕩最大幅值對應(yīng)的頻率，即主導(dǎo)SSO振蕩頻率sso。圍，從而優(yōu)化抑制效果。主主導(dǎo)SSO頻率辨識模塊A-SOFSSO濾除模塊三、MA-SOSC設(shè)計——鎖頻模塊與MA-SOSC設(shè)計優(yōu)勢■■頻率鎖頻模塊通過合理的延時設(shè)計(z),有效屏蔽了頻率辨識模塊在SSO發(fā)生初期輸出跳變帶來的信號干擾，在確保頻率鎖定準(zhǔn)確性基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了A-SOF參考頻率f的自適應(yīng)更新。_f,whenfoe[naf]Ⅱ否是r時間?↓是否0.0925.030.350.400三、MA-SOSC設(shè)計——C-HIL驗證■■在C-HIL中搭建了DWF+SC系統(tǒng)模型，用于對比驗證所提MA-SOSC的SSO抑制性能?！鯟-HIL中，DSP用于實(shí)現(xiàn)GSC和附加MA-SOSC的RSC,RT-LAB率下限SSO頻率上限模塊的頻率鎖定三、MA-SOSC設(shè)計——頻率辨識與鎖定效果驗證■■在Kc連續(xù)階躍升高情況下，MA-SOSC能做到迅速、主動、準(zhǔn)確地辨識出主導(dǎo)SSO頻率的變化(約100ms)并及時鎖定并更新A-SOF參考頻率(約50ms),有效剔除SSO分量?！狹A-SOSC——MA-SOSC0035t=50ms5011油SSDC中心頻率02運(yùn)行工況Ⅱ(4H)本5I(a)電磁轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(b)電磁轉(zhuǎn)矩響應(yīng)9505050I8(d)SSO頻率辨識時間s)(e)SSO頻率辨識時所(s)天津大學(xué)天津大學(xué)MA-SOSC通過三模塊協(xié)同控制實(shí)現(xiàn)SSO精準(zhǔn)抑制：A-SOF濾除RSC內(nèi)環(huán)電流次同步振蕩分量；頻率辨識模塊實(shí)時辨識主導(dǎo)頻率；鎖頻模塊過濾輸出跳變，動態(tài)修正A-SOF參考頻率。相比傳統(tǒng)策略，MA-SOSC具備更快的收斂速度、更低的超調(diào)量及多工況適應(yīng)能力，適用性強(qiáng)，具有顯著工程應(yīng)用價值。系統(tǒng)發(fā)生三相接地故障時3種控制策略的SSO抑制性能對比+模型離線訓(xùn)練桌←■FA-SOSC沿用MA-SOSC控制架構(gòu)與SSO抑制理論，結(jié)合SFFT辨識數(shù)據(jù)誤差特征與長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法(LSTM),提出了改進(jìn)鎖頻模塊，以實(shí)現(xiàn)SSO抑制即時性的有效提升。因時間窗內(nèi)辨識數(shù)據(jù)不完整而導(dǎo)致辨識結(jié)果出現(xiàn)階躍變頻率的映射關(guān)系，是提升抑制及時性用于LSTM預(yù)測的SFFT辨識誤差數(shù)據(jù)特征區(qū)域尖峰式階梯狀特征SSO頻率(20Hz)出現(xiàn)5四、FA-SOSC——LSTM架構(gòu)與訓(xùn)練評估預(yù)測且由預(yù)測且由F具以采,123A56***墊LSTM單個神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)B,=o,Ctanh(C,) 我回■改進(jìn)鎖頻模塊所采用的LSTM模型，通過1747組特征數(shù)據(jù)集訓(xùn)練，足以捕捉SFFT數(shù)據(jù)誤差特征，實(shí)現(xiàn)無需復(fù)雜系統(tǒng)建模且較為準(zhǔn)確的主導(dǎo)SSO頻率預(yù)測。預(yù)測值pre(Hz)fs?期望值(Hz)誤差Hz)由于SF據(jù)誤差捕捉與的實(shí)現(xiàn)123456789■改進(jìn)鎖頻模塊■改進(jìn)鎖頻模塊集成了頻率預(yù)測、鎖定與更新功能，構(gòu)建了特征感知-準(zhǔn)確預(yù)測-自適應(yīng)更新協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)參數(shù)自修正，理論可在SSO發(fā)生100ms后預(yù)測出主導(dǎo)SSO頻率。頻率更新為預(yù)測頻率提前精準(zhǔn)抑制約50V否JssoVsc.fsul?是是數(shù)據(jù)量>m?是是否是四、FA-SOSC——頻率預(yù)測效果驗證■■在K連續(xù)階躍升高情況下，改進(jìn)SSO鎖頻模塊使頻率更新時間平均縮短50%,通過動態(tài)時序特征提取與時間常數(shù)τ的協(xié)同優(yōu)化，有效抑制系統(tǒng)響應(yīng)發(fā)散，使SSO幅值降低約30%。FA-SOSCMA-SOSC(0.699,f=21Hz)50(a)系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(b)SSO頻率預(yù)測改進(jìn)鎖頻模塊頻率辨識模塊四、FA-SOSC——多工況下控制器性能對比■■ASDC因傳統(tǒng)濾波器性能不足，振蕩超調(diào)顯著。而FA-SOSC在響應(yīng)速度與抑制性能方面均展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，減輕了極端工況下的大幅振蕩現(xiàn)象，有效拓寬了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行范圍，優(yōu)勢顯著。頻率(Hb)電磁轉(zhuǎn)矩(pu)(e)電磁轉(zhuǎn)矩響應(yīng)電磁轉(zhuǎn)矩(pu)00電磁轉(zhuǎn)矩(電磁轉(zhuǎn)矩(pu)2(b)電磁轉(zhuǎn)矩響應(yīng)