權(quán)利要求書： 1.一種基于雙層模型預(yù)測控制的雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)機轉(zhuǎn)子側(cè)模型預(yù)測控制器，基于系統(tǒng)頻率、風(fēng)機并網(wǎng)點電壓和雙饋風(fēng)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(fēng)機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型；

2)對于上層風(fēng)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(fēng)場有功與無功功率的參考值；

3)對于下層雙饋風(fēng)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(fēng)機并網(wǎng)點電壓和雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機有功功率參考值、 是風(fēng)機無功功率參考值；(3)雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)場有功與無功功率的參考值，具體為：在上層風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機定子d軸電壓；

下層雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機調(diào)壓方法。

背景技術(shù)[0002] 隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷深入和風(fēng)電場規(guī)模的不斷擴大，風(fēng)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(fēng)場遠離于受端電網(wǎng)，形成風(fēng)場弱接入電網(wǎng)的現(xiàn)狀，在弱接入場景下風(fēng)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(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機組的連鎖跳閘。

因此，現(xiàn)代風(fēng)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(fēng)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(fēng)場通過長饋線接入電網(wǎng)，其X/R比較低，風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)場并網(wǎng)點電壓控制問題，但是大多沒有考慮到風(fēng)機自身控制動態(tài)的影響。為充分

利用風(fēng)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(fēng)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(fēng)機調(diào)壓方法，為雙饋風(fēng)機參與調(diào)壓以及雙饋風(fēng)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(fēng)機并網(wǎng)點電壓和雙饋風(fēng)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(fēng)機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型；

[0008] 2)對于上層風(fēng)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(fēng)場有功與無功功率的參考值；

[0009] 3)對于下層雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機并網(wǎng)點電壓和雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機有功功率參考值、 是風(fēng)機無功功率參考值；(3)雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)場有功與無功功率的參考值，具體描述為：

[0038] 在上層風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機定子d軸電壓；

[0053] 下層雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機參與調(diào)壓以及雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機并網(wǎng)點電壓和雙饋風(fēng)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(fēng)機轉(zhuǎn)子內(nèi)環(huán)的預(yù)測模型；

[0064] 2)對于上層風(fēng)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(fēng)場有功與無功功率的參考值；

[0065] 3)對于下層雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)機并網(wǎng)點電壓和雙饋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)場有功與無功功率的參考值，具體描述為：

[0093] 在上層風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)場弱接入電網(wǎng)場景下，有必要考慮風(fēng)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(fēng)場并網(wǎng)點電壓控制在閾值范圍內(nèi)，實現(xiàn)雙饋風(fēng)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(fēng)場有功出力來臨時增加風(fēng)場

的無功容量，實現(xiàn)風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)場弱接入電網(wǎng)場景下，風(fēng)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(fēng)場并網(wǎng)點電壓

控制在1.3p.u.內(nèi)，實現(xiàn)雙饋風(fēng)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(fēng)場有功出力來臨時增加風(fēng)場的無功容量，實現(xiàn)

風(fēng)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。