CN116544969B - 弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法及装置，涉及直驱风机技术领域，方法包括：采集直驱风电场并网***参数；将所述直驱风电场并网***中的风力机和机侧换流器等效为受控电流源；基于所述直驱风电场并网***参数，建立网侧换流器模型；将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型；该方法在传统的LADRC基础上进行改进，使***整体具有更好的动态响应性能和抗干扰能力，且能有效抑制次同步振荡的产生。
Description
技术领域
本发明涉及直驱风机技术领域。
背景技术
随着世界范围内的能源消耗与日俱增，推动光伏、风电等分布式发电并网，构建多元化、清洁化的电网供电体系已成为首要任务。目前电力***以集中供电为主，如果出现意外，将导致大规模的电力供应中断。目前，风力发电发展迅速，然而大规模风电通过远距离传输接入交流电网，会降低受端电网的连接强度，增加***失稳的风险，近几年，我国发生多起直驱风电场接入弱交流电网发生次同步振荡问题，需采取相应的技术措施来防范次同步振荡的风险。
自抗扰控制（Automatic disturbance rejection control，ADRC）是在PID控制的基础上改进而来的一种控制方法，其核心思想是PI误差反馈，在ADRC的设计上，不需要考虑控制***的数学模型。在此基础上，又提出一种线性化的自抗扰控制技术——线性自抗扰技术（Linear Active Disturbance Rejection Control，LADRC），使控制器的参数调整得到了很大程度的简化。采用LADRC控制时，参数的选择较为容易，它能保证控制器的稳定运行。与现有的许多其他控制方式相比，该方法易于实现，具有较好的实用价值。
然而，研究表明，LADRC控制器虽然能有效抑制直驱风电场接入弱交流电网产生此同步振荡，但是现有的LADRC控制器稳定性较弱，采用该LADRC控制器进行直驱风电场次同步振荡抑制时，***整体的抗干扰能力较差。
因此，如何提供一种抗干扰能力强的弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法及装置，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法及装置，该方法改进了自抗扰控制器并应用于网侧换流器，在传统的LADRC基础上进行改进，使***整体具有更好的动态响应性能和抗干扰能力，且能有效抑制次同步振荡的产生。
基于同一发明构思，本发明具有四个独立的技术方案：
1、一种弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法，包括：
采集直驱风电场并网***参数；
将所述直驱风电场并网***中的风力机和机侧换流器等效为受控电流源；
基于所述直驱风电场并网***参数，建立网侧换流器模型；
将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型；
其中，所述改进型线性一阶自抗扰控制器表示如下：
；
其中，z1、z2为扰动估计值，、/>为扰动估计值的微分量，b0为误差因子，β1、β2为可调参数，u为扰动补偿量，/>为误差反馈率，kp为自抗扰控制器带宽，y为***输出，/>为忽略微分项的不完全误差，/>，e1为误差信号，/>为***输出的微分量，v为给定信号。
进一步地，所述直驱风电场并网***包括所述风力机、所述机侧换流器、所述网侧换流器以及弱交流电网。
进一步地，所述网侧换流器模型表示如下：
；
其中，ω为***同步角速度，L为交流侧的滤波电感，Rg为网侧换流器交流侧的等效电阻，ucd、ucq分别为网侧换流器输出电压的d轴和q轴分量，igd、igq分别为网侧换流器交流侧电流的d轴和q轴分量，ugd、ugq分别为风机并网点电网电压的d轴和q轴分量，ig为风机并网点电流，C为网侧换流器直流侧电容，idc为所述受控电流源提供的流经网侧换流器直流侧电容的电流，Udc为网侧换流器直流侧电容的电压值。
进一步地，所述改进型线性一阶自抗扰控制器通过如下步骤得到：
对线性扩张状态观测器进行改进，改进后的线性扩张状态观测器表示如下：
；
；
；
其中，为误差信号的微分量，/>为状态变量；
基于所述改进后的线性扩张状态观测器估计***误差，并通过线性状态误差反馈控制器补偿得到补偿后输出，表示如下：
；
其中，E为理想误差；
将所述理想误差中的微分项忽略，得到不完全误差，用所述不完全误差代替所述补偿后输出中的所述理想误差，得到改进型线性一阶自抗扰控制器。
进一步地，所述理想误差表示如下：
。
进一步地，将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型时，采用电压外环和电流内环双闭环控制，其中，d轴电流内环控制方程表示如下：
；
其中，为d轴电流参考值，/>、/>为观测器状态变量，/>、/>为观测器状态变量的微分量，/>为误差因子，/>为忽略观测器的估计误差，/>为电流内环控制器的扰动补偿环节；
电压外环控制方程表示如下：
；
其中，为直流侧电容电压参考值，/>、/>为观测器状态变量，/>、为观测器状态变量的微分量，/>为误差因子，/>为忽略观测器的估计误差，/>为电压外环控制器的扰动补偿环节。
2、一种弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制装置，包括：
参数采集模块，用于采集直驱风电场并网***参数；
等效电源模块，用于将所述直驱风电场并网***中的风力机和机侧换流器等效为受控电流源；
网侧环流模型建立模块，用于基于所述直驱风电场并网***参数，建立网侧换流器模型；
控制模块，用于将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型；
所述控制模块中，所述改进型线性一阶自抗扰控制器表示如下：
；
其中，z1、z2为扰动估计值，、/>为扰动估计值的微分量，b0为误差因子，β1、β2为可调参数，u为扰动补偿量，/>为误差反馈率，kp为自抗扰控制器带宽，y为***输出，/>为忽略微分项的不完全误差，/>，e1为误差信号，/>为***输出的微分量，v为给定信号。
3、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法。
4、一种电子设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置中存有多条指令，所述处理器用于读取所述存储装置中的多条指令并执行上述方法。
本发明提供的弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法及装置，至少包括如下有益效果：
（1）该方法在传统的LADRC基础上进行改进，改进了自抗扰控制器并应用于网侧换流器，使***整体具有更好的动态响应性能和抗干扰能力，且能有效抑制次同步振荡的产生；
（2）利用受控电流源代替不参与次同步振荡的风力机和机侧换流器部分，使得方法更加简洁方便；
（3）相较于传统LADRC，扰动量对***输出影响减少，在中低频段下，改进型LADRC扰动的增益始终小于传统LADRC，***带宽增加，抗干扰能力强；与PI控制器对比，能明显抑制直驱风电场接入弱交流电网产生次同步振荡，且在不同工况下，改进型LADRC都能有效抑制次同步振荡。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法一种实施例的流程图；
图2为基于改进型LADRC的网侧换流器控制框图；
图3为改进型LADRC控制框图；
图4为改进前后的控制方法的扰动项幅相特性曲线对比图；
图5为PI控制与改进型LADRC有功功率对比图；
图6为PI控制下网侧换流器输出电流B相频谱分析；
图7为改进型LADRC控制下网侧换流器输出电流B相频谱分析；
图8为PI控制与改进型LADRC下直流侧电流跃迁后两种控制器直流侧电压对比图；
图9为PI控制与改进型LADRC下直流侧电流跃迁后两种控制器网侧有功对比图；
图10为PI控制与改进型LADRC下风速8m/s时网侧有功功率图；
图11为PI控制与改进型LADRC下风速9m/s时网侧有功功率图；
图12为PI控制与改进型LADRC下风速10m/s时网侧有功功率图；
图13为PI控制与改进型LADRC下SCR为1.7的电网强度下直轴电流的动态曲线对比图；
图14为PI控制与改进型LADRC下SCR为2.3的电网强度下直轴电流的动态曲线对比图；
图15为PI控制与改进型LADRC下SCR为3.0的电网强度下直轴电流的动态曲线对比图；
图16为PI控制与改进型LADRC下电压跌落为0.1p.u.时网侧有功功率对比图；
图17为PI控制与改进型LADRC下电压跌落为0.3p.u.时网侧有功功率对比图；
图18为PI控制与改进型LADRC下电压跌落为0.5p.u.时网侧有功功率对比图；
图19为PI控制下风速8m/s时并网电压电流波形图；
图20为改进型LADRC下风速8m/s时并网电压电流波形图；
图21为PI控制下风速9m/s时并网电压电流波形图；
图22为改进型LADRC下风速9m/s时并网电压电流波形图；
图23为PI控制下风速10m/s时并网电压电流波形图；
图24为改进型LADRC下风速10m/s时并网电压电流波形图；
图25为PI控制下电网强度为1.7时并网电压电流波形图；
图26为改进型LADRC下电网强度为1.7时并网电压电流波形图；
图27为PI控制下电网强度为2.3时并网电压电流波形图；
图28为改进型LADRC下电网强度为2.3时并网电压电流波形图；
图29为PI控制下电网强度为3.0时并网电压电流波形图；
图30为改进型LADRC下电网强度为3.0时并网电压电流波形图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
实施例一：
参见图1，在一些实施例中，提供一种弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法，包括：
S1、采集直驱风电场并网***参数；
S2、将所述直驱风电场并网***中的风力机和机侧换流器等效为受控电流源；
S3、基于所述直驱风电场并网***参数，建立网侧换流器模型；
S4、将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型，实现直驱风电场次同步振荡的抑制。
具体地，步骤S1中所述的直驱风电场并网***包括所述风力机、所述机侧换流器、所述网侧换流器以及弱交流电网。所述直驱风电场并网***参数包括下述计算用到的参数。
步骤S2中，所述网侧换流器模型表示如下：
；
其中，ω为***同步角速度，L为交流侧的滤波电感，Rg为网侧换流器交流侧的等效电阻，ucd、ucq分别为网侧换流器输出电压的d轴和q轴分量，igd、igq分别为网侧换流器交流侧电流的d轴和q轴分量，ugd、ugq分别为风机并网点电网电压的d轴和q轴分量，ig为风机并网点电流，C为网侧换流器直流侧电容，idc为流经网侧换流器直流侧电容的电流，Udc为网侧换流器直流侧电容的电压值。
简化后的基于改进型LADRC的直驱风电场网侧换流器控制框图如图2所示。网侧换流器经过滤波电感L后并网，电阻R1和电感L1构成电网阻抗。
当图中的弱交流电网处的开关断开，此时模拟直驱风机***接入弱交流电网，数据分析中相当于接入线路等效电感L1，此时，风机并网母线处，因为线路阻抗的改变，产生突变电流，即为次同步电流，用Δigsub表示。此时并网母线处的电压会因电流的突变而发生变化，这会导致该条线路上的电流和电压都失稳，从而导致失真。
锁相环的输入电压为并联的电压，因此，在锁相环的输出角上，引入一个次同步角Δθsub。在电网侧变流器的控制策略中，为了方便电流内环与外环协调工作，一般将电压外环的带宽设置为电流内环的十分之一，但电流内环的带宽仅为锁相环及切换设备的十分之一，所以对于次同步振荡而言电流内环因时间常数更低，响应速度比电压外环更加迅速，所产生的次同步角通过网侧换流器的控制，使其锁相角度发生改变，进而导致电流内环发生相应的改变产生了新的电流值，经过比例积分控制器所产生新的叠加电压即为次同步电压，用Δucsub-dq表示。新产生的次同步电流是由于先前产生的次同步电流发生了正反馈效应，使***的振动变大，从而引起***的次同步振荡而不稳定。
网侧换流器的控制可由下式表示：
；(1)
当风电***接入弱交流电网后，分别用Δucsub表示网侧换流器所输出的次同步电压，Δugsub表示风机并网点处的电压变化量，Δigsub表示并网点处的次同步电流，式(1)可表示为：
；(2)
将上式表示成网侧换流器所用的PI控制器形式为：
；(3)
根据上式可以看出，次同步振荡所产生的次同步电流在网侧换流器中经过PI控制器的作用后，会在其输出电压基础上继续叠加由次同步电流产生的此同步分量，根据时变性可知，并网电压持续叠加新的次同步分量，最终导致次同步振荡的发生。
步骤S4中，所述改进型线性一阶自抗扰控制器通过如下步骤得到：
S41、对线性扩张状态观测器（LESO）进行改进，改进后的线性扩张状态观测器表示如下：
；
其中，z1、z2为扰动估计值，、/>为扰动估计值的微分量，b0为误差因子，β1、β2为可调参数，/>为误差信号，/>为误差信号的微分量，/>为状态变量，u为***输入；
S42、基于所述改进后的线性扩张状态观测器估计***误差，并通过线性状态误差反馈控制器（LSEF）补偿得到补偿后输出，表示如下：
；
其中，kp为自抗扰控制器带宽，E为理想误差，v为给定信号；
S43、将所述理想误差中的微分项忽略，得到不完全误差，用所述不完全误差代替所述补偿后输出中的所述理想误差，得到改进型线性一阶自抗扰控制器。
步骤S42中，所述理想误差表示如下：
。
步骤S43中，所述改进型线性一阶自抗扰控制器表示如下：
；
其中，kp为自抗扰控制器带宽，β1、β2为可调参数，z1、z2为扰动估计值，b0为误差因子，y为***输出，e1为误差信号，、/>为扰动估计值的微分量，/>为***输出的微分量。
以下对步骤S41-S43中改进型线性一阶自抗扰控制器求解过程进行详细推导描述：
对传统LESO进行重写如下：
；(4)
得出改进型LESO如下：
；(5)
其观测器矩阵为：
；(6)
将理想闭环外的误差项定义为：
；(7)
消除误差项，则理想闭环***为：
；(8)
带有LESO估计误差补偿的LSEF控制器的输出为：
；(9)
E是理想误差，无法直接获得，用已知量表示如下：
；(10)
经Laplace反变换并带入式(7)得到：
；(11)
误差e1已知，忽略无法直接得到的微分项，得到不完全误差结果：
(12)
改进后的LSEF控制器的输出为：
；(13)
改进型LADRC控制器数学模型为：
；(14)
改进型LADRC控制框图如图3所示。
步骤S4中，采用电压外环和电流内环双闭环控制，其中，d轴电流内环控制方程表示如下：
；(15)
其中，为d轴电流参考值，/>、/>观测器状态变量，/>为误差因子，为忽略观测器的估计误差，/>为电流内环控制器的扰动补偿环节，/>为忽略微分项的不完全误差；
电压外环控制方程表示如下：
；(16)
其中，为直流侧电容电压参考值，/>、/>为观测器状态变量，/>为误差因子，/>为忽略观测器的估计误差，/>为电压外环控制器的扰动补偿环节。
传统LADRC的***输出项与扰动项的关系为：
；(17)
改进型LADRC的***输出项与扰动项的关系为：
；(18)
以下通过对比实验进一步说明本实施例的有益效果：
在Matlab/Simulink仿真软件中搭建直驱风机接入弱交流电网***，对次同步振荡进行复现，对比在PI控制以及改进型线性自抗扰控制下，分直驱风电***振荡情况并进行实验验证。弱交流电网***通过调节输电线路的等效电抗来构建。传统LADRC控制方法与本实施例提供的改进后的控制方法的扰动项幅相特性曲线对比如图4所示。
在一种具体应用场景中，设定风速v=8m/s，当***处于稳定状态时，当t=0.4s时，接入弱交流电网SCR设置为2.5，有功功率对比图如图5所示
对网侧换流器输出电流B相进行频谱分析如图6-图7所示。从图6中可以看出，网侧换流器的输出电流包含次同步分量，其中35Hz、68Hz的次同步分量占比较高。从图7中可以看出，网侧换流器输出电流次同步分量已被有效消除，只存在工频50Hz的电流。
在常规运行条件下直流侧电压跃迁后两种控制器对比图如图8-图9所示。PI控制器和LADRC控制器在直流侧电容电压参考值改变时都能迅速地跟踪；对于风机输出的功率，PI控制器与LADRC控制器仅在风机直流电压阶跃变化时，经历短暂的暂态过程后，恢复原有的输出功率。
设置风速分别为8m/s、9m/s、10m/s，SCR=1.9时，对比LADRC抑制次同步振荡效果如图10-图12所示，展示了不同风速下SSO抑制效果对比图。在三种风速下均发生次同步振荡，且随着风速的增加，风机***的阻尼随之增加，次同步振荡现象明显减弱，对比LADRC控制下，风机***的有功功率曲线可知，LADRC控制下，在任何风速下，次同步振荡现象明显减弱，在低风速下抑制效果更加明显，且LADRC的控制参数没有改变，由此可以证明，在不同的风速条件下，LADRC不影响风机的平稳运行且能够有效抑制次同步振荡。
初始风速设置为8m/s，t=0.4s时，直驱风机***接入交流电网，分别接入SCR为3.0、2.3、1.7的弱交流线路中，固定LADRC控制参数不变，LADRC对交流电网强度的响应曲线如图13-图15所示，并添加PI控制的数据作为对照。
初始风速设置为8m/s，t=0.4s直驱风电场接入弱交流电网。在t=0.5s时，并网侧电压跌落，分别设置为额定并网电压的10%、30%和50%，持续0.2s，网侧有功功率对比如图16-图18所示，并添加PI控制的数据作为对照。
在RT Box实验平台搭建所提拓扑结构并在DSP中输入控制程序，实验结果如图19-图30所示；其中，图19-图24为不同风速下PI控制与改进型LADRC实物对比图；图25-图30为不同电网强度下PI控制与改进型LADRC对比图，观察对象为并网电压电流波形图。
从图10-图30的试验结果可以看出，在各个电网强度、风速和电压跌落下，本实施例所提出的抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法，均能够使***整体具有更好的动态响应性能和抗干扰能力，且能有效抑制次同步振荡的产生。
实施例二：
在一些实施例中，提供一种弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制装置，包括：
参数采集模块，用于采集直驱风电场并网***参数；
等效电源模块，用于将所述直驱风电场并网***中的风力机和机侧换流器等效为受控电流源；
网侧环流模型建立模块，用于基于所述直驱风电场并网***参数，建立网侧换流器模型；
控制模块，用于将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型。
实施例三：
在一些实施例中，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法。
实施例四：
在一些实施例中，提供一种电子设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置中存有多条指令，所述处理器用于读取所述存储装置中的多条指令并执行上述方法。
本实施例提供的弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法及装置，在传统的LADRC基础上进行改进，改进了自抗扰控制器并应用于网侧换流器，使***整体具有更好的动态响应性能和抗干扰能力，且能有效抑制次同步振荡的产生；利用受控电流源代替不参与次同步振荡的风力机和机侧换流器部分，使得方法更加简洁方便；相较于传统LADRC，扰动量对***输出影响减少，在中低频段下，改进型LADRC扰动的增益始终小于传统LADRC，***带宽增加，抗干扰能力强；与PI控制器对比，能明显抑制直驱风电场接入弱交流电网产生次同步振荡，且在不同工况下，改进型LADRC都能有效抑制次同步振荡。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制方法，其特征在于，包括：
采集直驱风电场并网***参数；
将所述直驱风电场并网***中的风力机和机侧换流器等效为受控电流源；
基于所述直驱风电场并网***参数，建立网侧换流器模型；
将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型；
其中，所述改进型线性一阶自抗扰控制器表示如下：
；
；
；
；
其中，z1、z2为扰动估计值，、/>为扰动估计值的微分量，b0为误差因子，β1、β2为可调参数，u为扰动补偿量，/>为误差反馈率，kp为自抗扰控制器带宽，y为***输出，/>为忽略微分项的不完全误差，/>，e1为误差信号，/>为***输出的微分量，v为给定信号；
改进型LADRC的***输出项与扰动项的关系为：
。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直驱风电场并网***包括所述风力机、所述机侧换流器、所述网侧换流器以及弱交流电网。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网侧换流器模型表示如下：
；
其中，ω为***同步角速度，L为交流侧的滤波电感，Rg为网侧换流器交流侧的等效电阻，ucd、ucq分别为网侧换流器输出电压的d轴和q轴分量，igd、igq分别为网侧换流器交流侧电流的d轴和q轴分量，ugd、ugq分别为风机并网点电网电压的d轴和q轴分量，ig为风机并网点电流，C为网侧换流器直流侧电容，idc为所述受控电流源提供的流经网侧换流器直流侧电容的电流，Udc为网侧换流器直流侧电容的电压值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改进型线性一阶自抗扰控制器通过如下步骤得到：
对线性扩张状态观测器进行改进，改进后的线性扩张状态观测器表示如下：
；
；
；
其中，为误差信号的微分量，/>为状态变量；
基于所述改进后的线性扩张状态观测器估计***误差，并通过线性状态误差反馈控制器补偿得到补偿后输出，表示如下：
；
其中，E为理想误差；
将所述理想误差中的微分项忽略，得到不完全误差，用所述不完全误差代替所述补偿后输出中的所述理想误差，得到改进型线性一阶自抗扰控制器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述理想误差表示如下：
。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型时，采用电压外环和电流内环双闭环控制，其中，d轴电流内环控制方程表示如下：
；
其中，为d轴电流参考值，/>、/>为观测器状态变量，/>、/>为观测器状态变量的微分量，/>为误差因子，/>为忽略观测器的估计误差，/>为电流内环控制器的扰动补偿环节；
电压外环控制方程表示如下：
；
其中，为直流侧电容电压参考值，/>、/>为观测器状态变量，/>、为观测器状态变量的微分量，/>为误差因子，/>为忽略观测器的估计误差，/>为电压外环控制器的扰动补偿环节。
7.一种弱电网下抑制直驱风电场次同步振荡的控制装置，其特征在于，包括：
参数采集模块，用于采集直驱风电场并网***参数；
等效电源模块，用于将所述直驱风电场并网***中的风力机和机侧换流器等效为受控电流源；
网侧环流模型建立模块，用于基于所述直驱风电场并网***参数，建立网侧换流器模型；
控制模块，用于将改进型线性一阶自抗扰控制器应用于所述网侧换流器模型；
所述控制模块中，所述改进型线性一阶自抗扰控制器表示如下：
；
；
；
；
其中，z1、z2为扰动估计值，、/>为扰动估计值的微分量，b0为误差因子，β1、β2为可调参数，u为扰动补偿量，/>为误差反馈率，kp为自抗扰控制器带宽，y为***输出，/>为忽略微分项的不完全误差，/>，e1为误差信号，/>为***输出的微分量，v为给定信号。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一所述的方法。
9.一种电子设备，包括处理器和存储装置，其特征在于，所述存储装置中存有多条指令，所述处理器用于读取所述存储装置中的多条指令并执行如权利要求1-6任一所述的方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107508307A (zh) * | 2017-09-12 | 2017-12-22 | 国网宁夏电力公司电力科学研究院 | 用于抑制次同步振荡的自抗扰直流附加阻尼控制方法 |
| CN110518601A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-29 | 南京理工大学 | 基于宽频带和改进自抗扰控制的风电并网低频振荡抑制方法 |
| WO2022122396A1 (en) * | 2020-12-10 | 2022-06-16 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Generator control for oscillation damping |
| EP4030047A1 (en) * | 2021-01-18 | 2022-07-20 | Beijing Interstellar Glory Space Technology Co., Ltd. | Thrust adjusting method and apparatus for liquid-propellant rocket engine, device, and storage medium |
| CN115459300A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-12-09 | 东北林业大学 | 一种基于线性自抗扰控制的双馈风电场次同步振荡抑制方法 |
| CN115995828A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-04-21 | 昆明理工大学 | 一种虚拟同步双馈风机经串补并网***次同步振荡抑制方法、*** |
-
2023
- 2023-06-28 CN CN202310768090.8A patent/CN116544969B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107508307A (zh) * | 2017-09-12 | 2017-12-22 | 国网宁夏电力公司电力科学研究院 | 用于抑制次同步振荡的自抗扰直流附加阻尼控制方法 |
| CN110518601A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-29 | 南京理工大学 | 基于宽频带和改进自抗扰控制的风电并网低频振荡抑制方法 |
| WO2022122396A1 (en) * | 2020-12-10 | 2022-06-16 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Generator control for oscillation damping |
| EP4030047A1 (en) * | 2021-01-18 | 2022-07-20 | Beijing Interstellar Glory Space Technology Co., Ltd. | Thrust adjusting method and apparatus for liquid-propellant rocket engine, device, and storage medium |
| CN115459300A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-12-09 | 东北林业大学 | 一种基于线性自抗扰控制的双馈风电场次同步振荡抑制方法 |
| CN115995828A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-04-21 | 昆明理工大学 | 一种虚拟同步双馈风机经串补并网***次同步振荡抑制方法、*** |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 弱电网下改进LADRC抑制直驱风机次同步振荡研究;李博浩 等;《中国电力》;第56卷(第04期);第56-67页 * |
| 改进一阶LADRC的微网逆变器零序环流抑制;周雪松 等;《电气传动》;第52卷(第23期);第28-35页 * |
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|---|---|
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