[发明专利]面向风速波动的双馈风电系统无功功率主动控制方法

摘要

本技术方案提供了面向风速波动的双馈风电系统无功功率主动控制方法，根据预测风速所处的风速区间采用不同的控制方法，以平抑风速波动造成的电网电压波动。本方法考虑了风速波动下系统无功功率的动态需求和双馈感应发电机无功功率的动态极限，考虑了不同风速区间不同主动控制手段的适用性，避免了风速波动引起的风电场无功能力无法满足系统无功需求的问题。该控制方法能够根据风速波动程度采取合适的主动控制手段，进一步发挥双馈感应发电机的无功能力，当风速波动后双馈风电机组的无功能力仍能满足系统无功需求。

主权项

1.面向风速波动的双馈风电系统无功功率主动控制方法，其特征在于，根据预测风速所处的风速区间采用不同的控制方法，以平抑风速波动造成的电网电压波动，具体包括：采集双馈风电机组及交流系统的运行参数，基于所述运行参数计算第一边界风速V_ci、第二边界风速V_w1、第三边界风速V_w2、第四边界风速V_w3和第五边界风速V_co，划分[V_ci,V_w1]、[V_w1,V_w2]、[V_w2,V_w3]及[V_w3,V_co]四个风速区间；获取下一控制周期的风速最大值V_pm；当风速最大值V_pm位于[V_ci,V_w1]风速区间时，按照无功需求设置双馈风电机组无功控制指令值；当风速最大值V_pm位于[V_w1,V_w2]风速区间时，采取主动转速控制，转速指令值设为ω′_rp2，ω′_rp2是风电场的无功能力恰好满足交流系统的无功需求时的转速；当风速最大值V_pm位于[V_w2,V_w3]风速区间时，采取主动转速控制及主动桨距角控制，转速指令值设为ω_rmax，ω_rmax为最大转子转速，桨距角补偿控制环节中的有功功率指令值设为P_gc′，P_gc′是最大转子转速下，风电场的无功能力恰好满足交流系统的无功需求时双馈风电机组的有功输出；当风速最大值V_pm位于[V_w3,V_co]风速区间时，采取主动桨距角控制，桨距角补偿控制环节中的有功功率指令值为P_gc′；所述第一边界风速V_ci的计算方式为：式中，R为风轮机叶片半径，G_r为齿轮箱升速比，λ_opt为最优叶尖速比，ω_rmin为双馈风力发电机的最低转速；所述第二边界风速V_w1的计算方式为：式中，N为双馈风电场中双馈发电机组台数，ρ为空气密度，C_pmax为最大风能利用系数，P_w1为正常运行时双馈风电场无功能力和交流系统无功需求相等时对应的临界有功功率；所述第三边界风速V_w2的计算模型为：式中，C′_pw2是当风速为V_w2，转速为最大转速ω_rmax，桨距角为0时对应的风能利用系数；P′_gw2为双馈风电场输出的有功功率；Q′_dw2为交流系统的无功需求，Q′_wcaw2为双馈风电场的无功能力，在计算V_w2时Q′_dw2＝Q′_wcaw2；第一运算参数R_dc＝U_pccU₁/X_L；第二运算参数第三运算参数第四运算参数第五运算参数ω_s为同步角速度；S_c为变流器容量限制；U_pcc为双馈风电场并网点电压；U₁为大电网端电压；X_L为输电线路电抗；X_m＝ω_sL_m为激磁电抗；U_sm为定子电压幅值；I_rmax为转子电流允许流过的最大值；R_s和X_s＝ω_sL_s分别为定子电阻和电抗；L_s和L_m分别为定子电感和激磁电感；所述第四边界风速V_w3的计算方式为：所述第五边界风速V_co为双馈风电机组输出额定有功功率时对应的风速，其计算方式为：式中，P_gN为双馈风电机组输出的额定有功功率；C_pco是当风速为V_co，转速为最大转速ω_rmax，桨距角为0时对应的风能利用系数。