[发明专利]一种基于自适应虚拟惯性参数的优化控制方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应虚拟惯性参数的优化控制方法，其步骤包括：1、采集系统并网点的频率变化率及频率偏移量，结合相应判据对防误动作系数和符号项取值，获得虚拟惯性系数；2、将附加有功指令与风机总控下达的实时功率指令叠加，获得总有功指令；3、将总有功指令与风机有功检测值的偏差量输入PI调节器，得到有功、无功电流指令；4、比较有功、无功电流指令与实际有功、无功电流，并将得到的电流偏差分别输入PI调节器得到有功、无功电压指令，从而由SVPWM环节进行调制，生成机侧变流器开关管控制信号。本发明能根据并网点的频率波动平滑调整系统的虚拟惯性系数，从而减少频率响应的超调及调节时间、优化系统的惯量支撑能力。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种增强优化风电并网机组惯量支撑能力的控制方法。

背景技术

风能作为一种无污染且分布广泛的新能源之一，越来越引起人们重视并被广泛利用。近年来我国风电行业发展迅速，风电装机容量跃居全球第一，大规模风电接入电网对电网的频率稳定带来新的挑战：传统电网下发电机组直接经升压变压器接入电网，因机组具有较大的转动惯量，当电网频率短时波动时，机组能自发吸收或释放部分有功功率，支撑电网频率使其稳定，即惯量调频；而风电机组经变流器接入电网，按指令发出有功无功，当电网频率异常波动时，采用电力电子接口形式的风电机组变流器很难及时满足相应的有功需求，甚至可能脱网加剧电网失稳问题。

针对风电机组经变流器并网在频率支撑方面的难题，在全功率永磁直驱风力发电系统中，现有的解决方案是在机侧变流器的功率指令中，引入与虚拟惯性系数K_v相关的附加功率指令，通过释放风机桨叶中的动能以提升系统的惯量支撑能力。虚拟惯性系数形式多样，现有的有常数形式，即K_v＝K_d；Bang-Bang控制形式,即K_v根据系统频率波动情况在有限的两种数值切换；这两种方案中，系统的工作状态均不够灵活，且在采用Bang-Bang控制形式的系统中，因虚拟惯性系数切换带来的控制波动在所难免在系统频率波动时，总体来说难以满足频率响应快速性与平稳性两方面的要求；优化风电机组的频率响应性能势在必行。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提出一种基于自适应虚拟惯性参数的优化控制方法，以期能根据系统并网点的频率波动情况较为平滑地调整系统的虚拟惯性系数，从而能减少风电系统频率响应的超调及调节时间、优化系统的惯量支撑能力。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于自适应虚拟惯性参数的优化控制方法的特点是应用于由风机总控、永磁同步风机、机侧变流器所组成的全功率永磁直驱风力发电系统中，并按如下步骤进行：

步骤1、采集并网点PCC的频率变化率，并经过低通滤波器的处理后，得到滤波后的频率变化率，再与给定阈值N进行比较，若滤波后的频率变化率大于等于N，则令防误动作系数A为“1”，否则，令防误动作系数A为“0”；

步骤2、利用式(1)得到系统的虚拟惯性系数K_v：

K_v＝A·B·K·(|df/dt|)^m+K_d (1)

式(1)中，f为并网点PCC的实际频率，K为大于零的常数，m为正指数幂，K_d为系统的虚拟惯性常数，B为符号项，并有：

式(2)中，Δf为系统的频率偏移量，且Δf＝f-f₀；f₀为电网频率的给定值；

步骤3、利用式(3)得到系统的附加有功指令P_VIC：

式(3)中，K_i为比例系数；