權(quán)利要求書： 1.一種基于雙層模型預(yù)測控制的雙饋風機調(diào)壓方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立雙層模型預(yù)測控制框架，包括以調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率及并網(wǎng)點電壓為控制目標的上層風場模型預(yù)測控制器和以轉(zhuǎn)子電流與參考值偏差最小為控制目標的下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)模型預(yù)測控制器，基于系統(tǒng)頻率、風機并網(wǎng)點電壓和雙饋風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的動態(tài)，建立系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)及風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型；

2)對于上層風場模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解正常及緊急工況下相應(yīng)的優(yōu)化問題以實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，得到風場有功與無功功率的參考值；

3)對于下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解相應(yīng)的優(yōu)化問題使得轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小，以實現(xiàn)上層功率參考指令的有效跟蹤；

步驟1)中，在雙層模型預(yù)測控制框架基礎(chǔ)上，基于系統(tǒng)頻率、風機并網(wǎng)點電壓和雙饋風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的動態(tài)，分別建立系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)及風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型；具體為：(1)系統(tǒng)頻率動態(tài)建模

當系統(tǒng)存在功率不平衡時，送端交流電網(wǎng)頻率與標稱值存在偏差；送端交流電網(wǎng)頻率動態(tài)用以下線性動態(tài)方程來描述：

其中f/fn是送端交流電網(wǎng)瞬時/標稱頻率，H是系統(tǒng)慣量，Df是系統(tǒng)頻率阻尼系數(shù)，PG/PWF是火電/風電機組有功出力，PL是電網(wǎng)有功負荷，PLN是電網(wǎng)標稱負荷；

(2)并網(wǎng)點電壓動態(tài)建模

風機并網(wǎng)點電壓用如下式子表示：

2 2

其中a＝1，b＝2(QL?QWF?QC)Xe?3，c＝[(PL?PWF)Xe+1]+[(QL?QWF?QC)Xe?1] ；QWF是風場無功功率出力，QL是并網(wǎng)點無功負荷，QC是高壓直流輸電換流站的無功補償量，Xe是送端交流系統(tǒng)等效電抗；

從系統(tǒng)角度來看，風場功率輸出的動態(tài)特性用以下一階函數(shù)來描述：s是拉普拉斯算子、TWP是有功控制慣性時間常數(shù)、TWQ是無功控制慣性時間常數(shù)、 是風機有功功率參考值、 是風機無功功率參考值；(3)雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)動態(tài)建模只考慮與下層模型預(yù)測控制相關(guān)的雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)動態(tài)，其dq軸動態(tài)可以用如下式描述

其中Lr/Ls/Lm是轉(zhuǎn)子電感/定子電感/定轉(zhuǎn)子互感，ird/irq是轉(zhuǎn)子d/q?軸電流分量，Rr是轉(zhuǎn)子繞組電阻，ωr/ω轉(zhuǎn)子/電網(wǎng)角頻率， 是漏磁系數(shù)，ωslip＝ω?ωr滑差角頻率，urd/urq轉(zhuǎn)子電壓d/q軸分量；

通過轉(zhuǎn)子側(cè)換流器觸發(fā)脈沖的控制可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子d/q軸電壓分量的控制，因此urd和urq可以用下式描述：

T

[urd,urq]＝TpTorabc(SRSC)T

其中SRSC＝[SRa,SRb,SRc] 是轉(zhuǎn)子側(cè)換流器a、b、c三相開關(guān)切換狀態(tài)，Tp和To表示派克變換和克拉克變換，rabc是轉(zhuǎn)子側(cè)換流器線電壓，c1/c2是雙饋風機直流側(cè)電壓，ura、urb、urc分別是轉(zhuǎn)子側(cè)換流器a、b、c三相三相相電壓；

對上述動態(tài)模型在平衡點處線性化，得到如下系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)預(yù)測模型和雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)預(yù)測模型：

k表示當前時刻，Δ表示變化量，TT、TB分別是頻率、轉(zhuǎn)子電流采樣時間間隔；

所述的步驟2)對于上層風場模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解正常及緊急工況下相應(yīng)的優(yōu)化問題以實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，得到風場有功與無功功率的參考值，具體為：在上層風場模型預(yù)測控制中，對正常及緊急工況下進行優(yōu)化問題的設(shè)計和求解：(1)正常工況模式

當并網(wǎng)點電壓波動在閾值范圍內(nèi)，即 時，風場模型預(yù)測控制器工作于正常工況模式，此模式下的優(yōu)化目標是滿足系統(tǒng)運行對電壓支撐的要求，同時保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性，從而使系統(tǒng)頻率與并網(wǎng)點電壓與其參考值間的偏差最小，目標函數(shù)描述如下：其中Np是預(yù)測及控制步長，wf、w均為權(quán)重系數(shù)， 是并網(wǎng)點參考電壓， 是控制模式切換電壓閾值；

該模式下的約束條件包括風場出力約束、系統(tǒng)頻率及并網(wǎng)點電壓約束，描述如下：(2)緊急工況模式

當并網(wǎng)點電壓波動在閾值范圍外，即 時，風場模型預(yù)測控制器工作于緊急工況模式，此模式下的優(yōu)化目標是控制并網(wǎng)點電壓在約束范圍以內(nèi)，以避免潛在的連鎖故障，因此電壓控制是首要任務(wù)，目標函數(shù)描述如下：該模式下的約束條件與正常工況模式下的約束條件一致；

所述的步驟3)對于下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解相應(yīng)的優(yōu)化問題使得轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小，以實現(xiàn)上層功率參考指令的有效跟蹤，具體為：在下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器模型預(yù)測控制中，以轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小為優(yōu)化目標，實現(xiàn)上層功率參考的精準跟蹤，設(shè)計目標函數(shù)如下：其中 是基于定子電壓定向控制及上層功率指令的轉(zhuǎn)子d/q軸電流參考值，wird和wirq是權(quán)重系數(shù)， usd是定風機定子d軸電壓；

下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器模型預(yù)測控制的約束條件包括轉(zhuǎn)子電流及電壓約束：

說明書： 一種基于雙層模型預(yù)測控制的雙饋風機調(diào)壓方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種基于雙層模型預(yù)測控制的雙饋風機調(diào)壓方法，尤其是涉及一種考慮有功?無功協(xié)同控制的基于雙層模型預(yù)測控制的雙饋風機調(diào)壓方法。

背景技術(shù)[0002] 隨著風力發(fā)電技術(shù)的不斷深入和風電場規(guī)模的不斷擴大，風力發(fā)電的波動性和不確定性對系統(tǒng)的運行產(chǎn)生了很大的影響，同時也給系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性帶來了技術(shù)挑戰(zhàn)。由于

許多大型風場遠離于受端電網(wǎng)，形成風場弱接入電網(wǎng)的現(xiàn)狀，在弱接入場景下風場功率的

間歇性容易引起相當大的電壓波動。此外，電網(wǎng)擾動也可能導致風力發(fā)電機組的連鎖跳閘。

因此，現(xiàn)代風場并網(wǎng)需要滿足更嚴格的電壓支撐技術(shù)要求。

[0003] 傳統(tǒng)的風機控制采用d/q軸解耦的方式分別控制有功功率和無功功率，然而，考慮到風場通過長饋線接入電網(wǎng)，其X/R比較低，風電機組的無功功率和有功功率的變化對并網(wǎng)

點電壓變化都有顯著的影響。因此，將風電機組的有功功率與無功功率控制相協(xié)調(diào)，通過主

動調(diào)節(jié)有功功率與無功功率來改善風電機組的電壓控制具有客觀的應(yīng)用前景。

[0004] 近年來，模型預(yù)測控制以其魯棒性和適用于協(xié)調(diào)控制而受到越來越多的關(guān)注。它基于滾動優(yōu)化原理，實現(xiàn)有限補償內(nèi)的最優(yōu)控制。當前已有相關(guān)研究基于模型預(yù)測控制方

法解決風場并網(wǎng)點電壓控制問題，但是大多沒有考慮到風機自身控制動態(tài)的影響。為充分

利用風機的主動控制能力和模型預(yù)測控制的特點，本發(fā)明公開了一種基于雙層模型預(yù)測控

制的雙饋風機調(diào)壓方法。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種基于雙層模型預(yù)測控制的雙饋風機調(diào)壓方法，為雙饋風機參與調(diào)壓以及雙饋風機電壓穿越控制器設(shè)計提供技術(shù)支撐。

[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案采用如下步驟：[0007] 1)建立雙層模型預(yù)測控制框架，基于系統(tǒng)頻率、風機并網(wǎng)點電壓和雙饋風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的動態(tài)，建立系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)及風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型；

[0008] 2)對于上層風場模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解正常及緊急工況下相應(yīng)的優(yōu)化問題以實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，得到風場有功與無功功率的參考值；

[0009] 3)對于下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解相應(yīng)的優(yōu)化問題使得轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小，以實現(xiàn)上層功率參考指令的有效跟蹤。

[0010] 上述技術(shù)方案中，所述的步驟1)以圖1所示的含風場的送端交流系統(tǒng)為例，建立雙層模型預(yù)測控制框架如圖2所示，其中上層風場模型預(yù)測控制器以調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率及并網(wǎng)點

電壓為控制目標，計算正常及緊急工況下的有功無功參考值，下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)控制器

以轉(zhuǎn)子電流與參考值偏差最小為控制目標，實現(xiàn)上層功率指令的準確跟蹤。

[0011] 在上述雙層模型預(yù)測控制框架基礎(chǔ)上，基于系統(tǒng)頻率、風機并網(wǎng)點電壓和雙饋風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的動態(tài)，分別建立系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)及風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型。

[0012] (1)系統(tǒng)頻率動態(tài)建模[0013] 當系統(tǒng)存在功率不平衡時，送端交流電網(wǎng)頻率與標稱值存在偏差。送端交流電網(wǎng)頻率動態(tài)可用以下線性動態(tài)方程來描述：

[0014][0015] 其中f/fn是送端交流電網(wǎng)瞬時/標稱頻率，H是系統(tǒng)慣量，Df是系統(tǒng)頻率阻尼系數(shù)，PG/PWF是火電/風電機組有功出力，PL是電網(wǎng)有功負荷，PLN是電網(wǎng)標稱負荷。

[0016] (2)并網(wǎng)點電壓動態(tài)建模[0017] 風機并網(wǎng)點電壓取決于PWF,QWF,PL,QL,QC，可以用如下式子表示：[0018][0019] 其中a＝1，b＝2(QL?QWF?QC)Xe?3，c＝[(PL?PWF)Xe+1]2+[(QL?QWF?QC)Xe?1]2。QWF是風場無功功率出力，QL是并網(wǎng)點無功負荷，QC是高壓直流輸電換流站的無功補償量，Xe是送端

交流系統(tǒng)等效電抗。

[0020] 從系統(tǒng)角度來看，風場功率輸出的動態(tài)特性可用以下一階函數(shù)來描述：[0021][0022] S是拉普拉斯算子、TWP是有功控制慣性時間常數(shù)、TWQ是無功控制慣性時間常數(shù)、是風機有功功率參考值、 是風機無功功率參考值；(3)雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)動

態(tài)建模

[0023] 只考慮與下層模型預(yù)測控制相關(guān)的雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)動態(tài)，其dq軸動態(tài)可以用如下式描述

[0024][0025] 其中Lr/Ls/Lm是轉(zhuǎn)子電感/定子電感/定轉(zhuǎn)子互感，ird/irq是轉(zhuǎn)子d/q?軸電流分量，Rr是轉(zhuǎn)子繞組電阻，ωr/ω轉(zhuǎn)子/電網(wǎng)角頻率， 是漏磁系數(shù)，ωslip＝ω?ωr滑

差角頻率，urd/urq轉(zhuǎn)子電壓d/q軸分量。

[0026] 通過轉(zhuǎn)子側(cè)換流器觸發(fā)脈沖的控制可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子d/q軸電壓分量的控制，因此urd和urq可以用下式描述：

[0027] [urd,urq]T＝TpTorabc(SRSC)[0028][0029] 其中SRSC＝[SRa,SRb,SRc]T是轉(zhuǎn)子側(cè)換流器開關(guān)切換狀態(tài)，Tp和To表示派克變換和克拉克變換，rabc是轉(zhuǎn)子側(cè)換流器線電壓，c1/c2是雙饋風機直流側(cè)電壓，ura、urb、urc分別是轉(zhuǎn)

子側(cè)換流器a、b、c三相三相相電壓。

[0030] 對上述動態(tài)模型在平衡點處線性化，得到如下系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)預(yù)測模型和雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)預(yù)測模型：

[0031][0032][0033][0034][0035][0036] 其中，k表示當前時刻，Δ表示變化量，TT、TB分別是頻率、轉(zhuǎn)子電流采樣時間間隔。[0037] 所述的步驟2)對于上層風場模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解正常及緊急工況下相應(yīng)的優(yōu)化問題以實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，得到風場有功與無功功率的參考值，具體描述為：

[0038] 在上層風場模型預(yù)測控制中，對正常及緊急工況下進行優(yōu)化問題的設(shè)計和求解。[0039] (1)正常工況模式[0040] 當并網(wǎng)點電壓波動在閾值范圍內(nèi)，即|s?sref|≤sth時，風場模型預(yù)測控制器工作于正常工況模式，此模式下的優(yōu)化目標是滿足系統(tǒng)運行對電壓支撐的要求，同時保證系統(tǒng)

頻率穩(wěn)定性，從而使系統(tǒng)頻率與并網(wǎng)點電壓與其參考值間的偏差最小，目標函數(shù)描述如下：

[0041][0042] 其中Np是預(yù)測及控制步長，wf/w為權(quán)重系數(shù)，sref是并網(wǎng)點參考電壓，sth是控制模式切換電壓閾值。

[0043] 該模式下的約束條件包括風場出力約束、系統(tǒng)頻率及并網(wǎng)點電壓約束，描述如下：[0044][0045] (2)緊急工況模式[0046] 當并網(wǎng)點電壓波動在閾值范圍外，即|s?sref|＞sth時，風場模型預(yù)測控制器工作于緊急工況模式，此模式下的優(yōu)化目標是控制并網(wǎng)點電壓在約束范圍以內(nèi)，以避免潛在的

連鎖故障，因此電壓控制是首要任務(wù)，目標函數(shù)描述如下：

[0047][0048] 該模式下的約束條件與正常工況模式下的約束條件一致。[0049] 所述的步驟3)對于下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解相應(yīng)的優(yōu)化問題使得轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小，以實現(xiàn)上層功率參考指令的有效跟蹤，具

體描述為：

[0050] 在下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器模型預(yù)測控制中，以轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小為優(yōu)化目標，實現(xiàn)上層功率參考的精準跟蹤，設(shè)計目標函數(shù)如下：

[0051][0052] 其中 是基于定子電壓定向控制及上層功率指令的轉(zhuǎn)子d/q軸電流參考值，wird和wirq是權(quán)重系數(shù)， usd是定風機定子d軸電壓；

[0053] 下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器模型預(yù)測控制的約束條件包括轉(zhuǎn)子電流及電壓約束：[0054] 本發(fā)明的有益效果是：[0055] 該發(fā)明旨在通過雙層模型預(yù)測控制策略使得風場參與并網(wǎng)點電壓調(diào)節(jié)，在正常及緊急工況下及時響應(yīng)并網(wǎng)點電壓變化，進而提高風場電壓可控性和系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性。該控

制策略可以為雙饋風機參與調(diào)壓以及雙饋風機電壓穿越控制器設(shè)計提供技術(shù)支撐。

附圖說明[0056] 圖1送端含風場交流電網(wǎng)示意圖。[0057] 圖2雙層模型預(yù)測控制框架。[0058] 圖3風電場送出系統(tǒng)示意圖。[0059] 圖4正常工況下并網(wǎng)點電壓響應(yīng)及風場有功出力變化。[0060] 圖5緊急工況下并網(wǎng)點電壓響應(yīng)及風場有功出力變化。具體實施方式[0061] 下面結(jié)合附圖及具體實例對本發(fā)明作進一步詳細說明。[0062] 本發(fā)明方法包括以下步驟：[0063] 1)建立雙層模型預(yù)測控制框架，基于系統(tǒng)頻率、風機并網(wǎng)點電壓和雙饋風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的動態(tài)，建立系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)及風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型；

[0064] 2)對于上層風場模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解正常及緊急工況下相應(yīng)的優(yōu)化問題以實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，得到風場有功與無功功率的參考值；

[0065] 3)對于下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解相應(yīng)的優(yōu)化問題使得轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小，以實現(xiàn)上層功率參考指令的有效跟蹤。

[0066] 所述的步驟1)以圖1所示的含風場的送端交流系統(tǒng)為例，建立雙層模型預(yù)測控制框架如圖2所示，其中上層風場模型預(yù)測控制器以調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率及并網(wǎng)點電壓為控制目標，

計算正常及緊急工況下的有功無功參考值，下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)控制器以轉(zhuǎn)子電流與參考

值偏差最小為控制目標，實現(xiàn)上層功率指令的準確跟蹤。

[0067] 在上述雙層模型預(yù)測控制框架基礎(chǔ)上，基于系統(tǒng)頻率、風機并網(wǎng)點電壓和雙饋風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的動態(tài)，分別建立系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)及風機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型。

[0068] (1)系統(tǒng)頻率動態(tài)建模[0069] 當系統(tǒng)存在功率不平衡時，送端交流電網(wǎng)頻率與標稱值存在偏差。送端交流電網(wǎng)頻率動態(tài)可用以下線性動態(tài)方程來描述：

[0070][0071] 其中f/fn是送端交流電網(wǎng)瞬時/標稱頻率，H是系統(tǒng)慣量，Df是系統(tǒng)頻率阻尼系數(shù)，PG/PWF是火電/風電機組有功出力，PL是電網(wǎng)有功負荷，PLN是電網(wǎng)標稱負荷。

[0072] (2)并網(wǎng)點電壓動態(tài)建模[0073] 風機并網(wǎng)點電壓取決于PWF,QWF,PL,QL,QC，可以用如下式子表示：[0074][0075] 其中a＝1，b＝2(QL?QWF?QC)Xe?3，c＝[(PL?PWF)Xe+1]2+[(QL?QWF?QC)Xe?1]2。QWF是風場無功功率出力，QL是并網(wǎng)點無功負荷，QC是高壓直流輸電換流站的無功補償量，Δ表示變

化量。

[0076] 從系統(tǒng)角度來看，風場功率輸出的動態(tài)特性可用以下一階函數(shù)來描述：[0077][0078] (3)雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)動態(tài)建模[0079] 只考慮與下層模型預(yù)測控制相關(guān)的雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)動態(tài)，其dq軸動態(tài)可以用如下式描述

[0080][0081] 其中Lr/Ls/Lm是轉(zhuǎn)子電感/定子電感/定轉(zhuǎn)子互感，ird/irq是轉(zhuǎn)子d/q?軸電流分量，Rr是轉(zhuǎn)子繞組電阻，ωr/ω轉(zhuǎn)子/電網(wǎng)角頻率， 是漏磁系數(shù)，ωslip＝ω?ωr滑

差角頻率，urd/urq轉(zhuǎn)子電壓d/q軸分量。

[0082] 通過轉(zhuǎn)子側(cè)換流器觸發(fā)脈沖的控制可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子d/q軸電壓分量的控制，因此urd和urq可以用下式描述：

[0083] [urd,urq]T＝TpTorabc(SRSC)[0084][0085] 其中SRSC＝[SRa,SRb,SRc]T是轉(zhuǎn)子側(cè)換流器開關(guān)切換狀態(tài)，Tp和To表示派克變換和克拉克變換，rabc是轉(zhuǎn)子側(cè)換流器線電壓，c1/c2是雙饋風機直流側(cè)電壓。

[0086] 對上述動態(tài)模型在平衡點處線性化，得到如下系統(tǒng)頻率電壓響應(yīng)預(yù)測模型和雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器內(nèi)環(huán)預(yù)測模型：

[0087][0088][0089][0090][0091][0092] 所述的步驟2)對于上層風場模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解正常及緊急工況下相應(yīng)的優(yōu)化問題以實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，得到風場有功與無功功率的參考值，具體描述為：

[0093] 在上層風場模型預(yù)測控制中，對正常及緊急工況下進行優(yōu)化問題的設(shè)計和求解。[0094] (1)正常工況模式[0095] 當并網(wǎng)點電壓波動在閾值范圍內(nèi)，即|s?sref|≤sth時，風場模型預(yù)測控制器工作于正常工況模式，此模式下的優(yōu)化目標是滿足系統(tǒng)運行對電壓支撐的要求，同時保證系統(tǒng)

頻率穩(wěn)定性，從而使系統(tǒng)頻率與并網(wǎng)點電壓與其參考值間的偏差最小，目標函數(shù)描述如下：

[0096][0097] 其中Np是預(yù)測及控制步長，wf/w為權(quán)重系數(shù)，sref是并網(wǎng)點參考電壓。[0098] 該模式下的約束條件包括風場出力約束、系統(tǒng)頻率及并網(wǎng)點電壓約束，描述如下：[0099][0100] (2)緊急工況模式[0101] 當并網(wǎng)點電壓波動在閾值范圍外，即|s?sref|＞sth時，風場模型預(yù)測控制器工作于緊急工況模式，此模式下的優(yōu)化目標是控制并網(wǎng)點電壓在約束范圍以內(nèi)，以避免潛在的

連鎖故障，因此電壓控制是首要任務(wù)，目標函數(shù)描述如下：

[0102][0103] 該模式下的約束條件與正常工況模式下的約束條件一致。[0104] 所述的步驟3)對于下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)模型預(yù)測控制器，設(shè)計并求解相應(yīng)的優(yōu)化問題使得轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小，以實現(xiàn)上層功率參考指令的有效跟蹤，具

體描述為：

[0105] 在下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器模型預(yù)測控制中，以轉(zhuǎn)子側(cè)電流參考值與實際值誤差最小為優(yōu)化目標，實現(xiàn)上層功率參考的精準跟蹤，設(shè)計目標函數(shù)如下：

[0106][0107] 其中 是基于定子電壓定向控制及上層功率指令的轉(zhuǎn)子d/q軸電流參考值，wird和wirq是權(quán)重系數(shù)，

[0108] 下層雙饋風機轉(zhuǎn)子側(cè)換流器模型預(yù)測控制的約束條件包括轉(zhuǎn)子電流及電壓約束：[0109] 采用本發(fā)明分析方法可以得出以下結(jié)論：1)在風場弱接入電網(wǎng)場景下，有必要考慮風場有功出力變化對并網(wǎng)點電壓的影響；2)在正常及緊急工況下，所提的控制策略均能

將風場并網(wǎng)點電壓控制在閾值范圍內(nèi)，實現(xiàn)雙饋風機的高電壓穿越；3)采用有功?無功協(xié)同

控制的雙層模型預(yù)測控制，可以在緊急工況下通過短時減少風場有功出力來臨時增加風場

的無功容量，實現(xiàn)風場并網(wǎng)點電壓的支撐。

[0110] 本發(fā)明的具體實施例如下：[0111] 我們針對所提控制策略，采用圖3所示的風電場送出系統(tǒng)進行驗證。其中，系統(tǒng)參數(shù)及控制器參數(shù)見表1和表2。

[0112][0113] 表1仿真系數(shù)參數(shù)[0114][0115] 表2模型預(yù)測控制參數(shù)對以下兩個場景進行仿真驗證：1)在t＝1s時，直流傳輸功率減少200MW；2)在t＝1s時，直流發(fā)生閉鎖，直流傳輸功率為0。仿真比較了兩種場景下所提

控制策略與沒有無功控制下的單位功率因數(shù)控制方法的風場并網(wǎng)點電壓響應(yīng)及有功出力

變化，仿真結(jié)果如圖4，圖5所示。從圖4可以看出：1)在風場弱接入電網(wǎng)場景下，風場有功出

力變化的確對并網(wǎng)點電壓產(chǎn)生了一定的影響；2)在所提控制下，并網(wǎng)點電壓能夠有效控制

在閾值范圍內(nèi)。從圖5可以看出：1)在緊急工況下，所提的控制策略均能將風場并網(wǎng)點電壓

控制在1.3p.u.內(nèi)，實現(xiàn)雙饋風機的高電壓穿越；2)采用有功?無功協(xié)同控制的雙層模型預(yù)

測控制，可以在緊急工況下通過短時減少風場有功出力來臨時增加風場的無功容量，實現(xiàn)

風場并網(wǎng)點電壓的支撐。

[0116] 上述具體實施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范

圍。