[发明专利]一种D-PMSG机组频率自适应附加惯性控制方法

说明书

本发明公开了一种D‑PMSG机组频率自适应附加惯性控制方法，包括以下步骤：以并网系统频率偏差Δf和频率偏差的变化率作为模糊自适应控制器的输入参数e、c；当风速和负荷扰动下系统频率波动时，在线识别频率偏差Δf和偏差变化率采用模糊自适应控制器对传统附加惯性控制的比例和微分系数进行实时调整。本发明提供的D‑PMSG机组频率自适应附加惯性控制方法，根据负荷或风速扰动下系统的频率偏差和频率偏差变化率自适应地调整比例系数和微分系数，从而有效地抑制系统频率偏差，提高D‑PMSG风电机组的暂态调频能力。

技术领域

本发明涉及风机控制技术领域，特别是涉及一种D-PMSG机组频率自适应附加惯性控制方法。

背景技术

风能作为一种清洁而稳定的新能源，已被全球公认为提高能源安全、促进低碳经济增长的最佳方案。目前，广泛应用的变速风电机组有两种类型：双馈感应发电机组(doubly-fed induction Generator-DFIG)和直驱永磁同步风电机组(directly-drivenwind turbine with permanent magnet synchronous generator—D-PMSG)。其中D–PMSG机组因其效率高、可靠性强、成本低、运行范围广已成为风电市场上的主导机型。D-PMSG机组通常运行于最大功率跟踪(MPPT)控制模式，通过全功率换流器实现最大风能捕获。然而，由于在MPPT模式下D-PMSG机组的转速与系统频率解耦，只能根据转速和风速来调节有功功率，无法响应系统频率偏差。因此，D-PMSG无法提供额外的惯性和频率支持来参与电网频率调节。大规模风电并网将导致系统惯性降低，在负荷扰动期间严重影响系统的频率稳定性。因此，研究D-PMSG机组的频率控制策略具有重要的理论和实际意义。

为了使风电机组像传统同步发电机组一样，在频率扰动期间提供类似的功率支持并参与调频，国内外学者进行了大量研究。通常，D-PMSG机组的频率控制策略可分为两大类：下垂减载控制(Deloading control)和附加惯性控制(additional inertial control-AIC)。下垂减载控制通过提前减小D-PMSG机组的捕获功率，在频率扰动时释放预留的有功功率来参与系统频率调节。附加惯性控制是在MPPT控制的基础上，引入系统频率偏差和偏差的变化率来模拟传统同步发电机的惯性响应特性，当系统频率变化时通过释放或存储转子动能来参与系统频率调节。实际风电场含有成百上千台机组，不同地理位置的风电机组其捕获风速不一致，转子转速各不相同，提供的调频备用功率也不一致。风速高的机组通常调频能力强，风速低的机组调频能力弱，如果采用固定的比例和微分系数不利于提高机组的整体调频性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种D-PMSG机组频率自适应附加惯性控制方法，根据负荷或风速扰动下系统的频率偏差和频率偏差变化率自适应地调整比例系数和微分系数，从而有效地抑制系统频率偏差，提高D-PMSG风电机组的暂态调频能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种D-PMSG机组频率自适应附加惯性控制方法，该方法包括以下步骤：

S1，以并网系统频率偏差Δf和频率偏差的变化率作为模糊自适应控制器的输入参数e、c；

S2，当风速和负荷扰动下系统频率波动时，在线识别频率偏差Δf和偏差变化率采用模糊自适应控制器对传统附加惯性控制的比例和微分系数进行实时调整。

可选的，所述步骤S1中，以并网系统频率偏差Δf和频率偏差的变化率作为模糊自适应控制器的输入参数e、c，具体包括：

e和c分别定义为：

e＝f₀-f

其中，f和f₀分别为系统频率的测量值和基准值，单位为Hz。