[发明专利]一种基于虚拟惯量的风电场黑启动频率控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟惯量的风电场黑启动频率控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤10)当系统故障停电时，以风电场作为黑启动电源；

步骤20)采用柴油发电机向风电场35kV侧母线进行供电，同时启动静止无功发生器，为黑启动系统提供无功功率支撑；在黑启动过程中，柴油发电机作为主参考源，为黑启动系统提供稳定的电压幅值和频率参考；

步骤30)利用步骤20)中静止无功发生器和柴油发电机提供的功率，对永磁直驱风电机组的辅机系统进行供电，当风速满足永磁直驱风电机组启动条件时，风轮机开始捕获风能，利用机侧变流器对永磁直驱风电机组的转速进行控制，实现经由网侧变流器对35kV侧母线的功率传递；

步骤40)当步骤30)的永磁直驱风电机组启动后，在启动阶段采用跟踪曲线切换虚拟惯量控制方法，在机侧变流器控制环节引入系统频率偏差，作为当前主频率控制方法；在永磁直驱风电机组满足变桨条件时，利用改进桨距角响应虚拟惯量控制方法，在风电机组变桨距系统引入频率偏差，作为辅助频率控制方法对系统频率进行响应；

步骤50)当永磁直驱风电机组启动后，采用基于系数变换的主频率控制方法平滑切换的方法，当频率偏差满足切换条件时，将当前主频率控制方法切换至附加功率外环虚拟惯量控制方法对频率进行响应，减小控制方法切换对系统频率的冲击；

步骤60)当主频率控制方法切换后，系统频率趋于稳定时，启动对侧火电厂辅机；

步骤70)启动大容量火电机组，对外逐步恢复电网。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟惯量的风电场黑启动频率控制方法，其特征是，所述的步骤40)中，改进桨距角响应虚拟惯量控制方法是指：通过将引进系统频率与频率参考值比较，并将系统频率与频率参考值的频率偏差值，通过惯性环节和限幅环节得到风机角速度的偏差值，将风机角速度的偏差值与角速度参考值相比较，并将矫正后的角速度先后经过风电机组变桨距系统中的PI控制器、限幅环节、惯性环节以及桨距角的限速器，得到风电机组的桨距角。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟惯量的风电场黑启动频率控制方法，其特征是，所述的步骤50)中，基于系数变换的主频率控制方法平滑切换的方法是指：在风电机组启动后，通过设定斜率，采用系数随时间变换的方法，将最大功率跟踪曲线比例系数k′_opt平滑地恢复至1；同时，当满足切换条件时，将系统的主频率切换方法切换至附加功率外环虚拟惯量控制方法；k′_opt依据式(1)确定：

其中，k′_opt为最大功率跟踪曲线比例系数，k_opt为固定的跟踪曲线比例系数，ω_r0为初始运行对应的电角速度，η为比例系数，Δf为频率偏差值。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟惯量的风电场黑启动频率控制方法，其特征是，所述的步骤50)中，所述的切换条件是指：t≥t₁且Δf≤0.01Hz，其中：t₁为永磁直驱风电机组启动后到方法切换的时间，Δf表示频率偏差。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟惯量的风电场黑启动频率控制方法，其特征是，所述的t₁＝5s。