[发明专利]一种变速风电机组模拟惯量响应控制方法

权利要求书

1.一种变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，包括：

a1、基于最大风能功率跟踪控制策略，依据风电机组轮毂处风速vw和风电机组转速ωr，获得风轮机最大可能捕获的风能功率；

a2、根据所得风轮机最大可能捕获的风能功率，设定风电机组有功控制的参考值P0；

a3、通过锁相环等电网频率测量设备，获得电网频率f；

a4、基于电网频率f，通过附加控制环节，生成有功功率附加控制的参考值ΔP，并叠加到风电机组最大风能跟踪控制参考值P0上，叠加后风电机组的有功功率控制参考值为P0+ΔP。

2.根据权利要求1中所述的变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，所述附加控制环节，采用类似继电器式的控制策略：

当电网频率f变化幅值Δf大于预定的阈值时，附加控制环节发生作用；

当电网频率f变化幅值Δf在预定的阈值的范围内时，附加控制环节不发生作用。

3.根据权利要求1-2所述的变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，所述当电网频率f变化幅值Δf大于预定的阈值时，附加控制环节发生作用的操作，具体包括：

当电网频率f降低的幅值Δf超过预设的阈值时，附加控制环节产生时长为tdcc的正值控制信号ΔP1，促使风电机组在最大功率跟踪控制策略对应的有功功率P0的基础上，有功功率即电磁功率暂时维持P0+ΔP1；

在模拟惯量响应和暂态有功功率支撑之后，附加控制环节产生负值的控制信号ΔP2，使得有功功率即电磁功率P0+ΔP2暂时小于风轮机捕获的机械功率；

在恢复的过程中，风电机组输出的有功功率取决于P0+ΔP2，小于风电机组正常运行时输出的有功功率；通过合理设定附加控制的作用时间tdcc，能够避开电网频率f的下降过程，获得良好的电网频率响应特性。

4.根据权利要求1中所述的变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，在步骤a1中，风电机组通过安装在机舱上的风能策略装置，获得风电机组轮毂处的风速vw的数值和方向。

5.根据权利要求1中所述的变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，在步骤a1中，通过安装在转子上的转速测量装置，或者通过测量电压、电流的数值估算，得到风电机组转速ωr。

6.根据权利要求2所述的变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，所述电网频率f变化幅值Δf的阈值的设定，需要参考电力系统稳态运行允许的频率波动范围。

7.根据权利要求3所述的变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，ΔP1、ΔP2可以是固定数值，也可以是随时间变化的变量；控制参数ΔP1、ΔP2、tdcc的确定取决于风电机组运行工况，可以采用查表法或者在线整定的方法；具体如下：

在线整定方法是根据风电机组的实时运行状态和风速等气象测量参数，通过上述的控制策略计算确定附加控制环节的控制参数；

查表法是通过仿真计算和实验测试得到与风速、转速等参数相对应的ΔP1、ΔP2、tdcc参数表，利用风速、转速等参数的数值查表获得附加控制环节的控制参数。

8.根据权利要求3所述的变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，控制参数ΔP1、ΔP2、tdcc的确定不需要获取频率变化速率、频率偏差变化速率、频率偏差幅值、频率偏差的积分等参数中的任何一项。

9.根据权利要求3所述的变速风电机组模拟惯量响应控制方法，其特征在于，在所述当电网频率f变化幅值Δf大于预定的阈值时，附加控制环节发生作用的操作中，附加控制环节的控制参数ΔP1、ΔP2、tdcc受到风电机组物理参数的限制；具体如下：

风电机组的功率变化量ΔP1的选择根据风电机组从目前转速下降到最低允许转速所能提供的动能决定，典型选取值为风电机组额定功率的5-10%；

附加控制的作用时间tdcc的选择，需要根据风电机组的转速和功率确定；

由于机械功率下降，风电机组的功率变化量ΔP2的幅值，要大于或等于机械功率下降的幅值，才能保持风电机组稳定运行；

受转矩的限制，风电机组的功率变化量ΔP1和ΔP2幅值之和，应当不超过预设值。