[發明專利]一種變速風電機組模擬慣量響應控制方法

無效

• 申請號: 201310368037.5
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103441529A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 汪寧渤;丁坤;周識遠;李津;張金平;王定美;黃蓉;何世恩
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;甘肅省電力公司;甘肅省電力公司風電技術中心
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

1.一種變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，包括：

a1、基于最大風能功率跟蹤控制策略，依據風電機組輪轂處風速vw和風電機組轉速ωr，獲得風輪機最大可能捕獲的風能功率；

a2、根據所得風輪機最大可能捕獲的風能功率，設定風電機組有功控制的參考值P0；

a3、通過鎖相環等電網頻率測量設備，獲得電網頻率f；

a4、基于電網頻率f，通過附加控制環節，生成有功功率附加控制的參考值ΔP，并疊加到風電機組最大風能跟蹤控制參考值P0上，疊加后風電機組的有功功率控制參考值為P0+ΔP。

2.根據權利要求1中所述的變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，所述附加控制環節，采用類似繼電器式的控制策略：

當電網頻率f變化幅值Δf大于預定的閾值時，附加控制環節發生作用；

當電網頻率f變化幅值Δf在預定的閾值的范圍內時，附加控制環節不發生作用。

3.根據權利要求1-2所述的變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，所述當電網頻率f變化幅值Δf大于預定的閾值時，附加控制環節發生作用的操作，具體包括：

當電網頻率f降低的幅值Δf超過預設的閾值時，附加控制環節產生時長為tdcc的正值控制信號ΔP1，促使風電機組在最大功率跟蹤控制策略對應的有功功率P0的基礎上，有功功率即電磁功率暫時維持P0+ΔP1；

在模擬慣量響應和暫態有功功率支撐之后，附加控制環節產生負值的控制信號ΔP2，使得有功功率即電磁功率P0+ΔP2暫時小于風輪機捕獲的機械功率；

在恢復的過程中，風電機組輸出的有功功率取決于P0+ΔP2，小于風電機組正常運行時輸出的有功功率；通過合理設定附加控制的作用時間tdcc，能夠避開電網頻率f的下降過程，獲得良好的電網頻率響應特性。

4.根據權利要求1中所述的變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，在步驟a1中，風電機組通過安裝在機艙上的風能策略裝置，獲得風電機組輪轂處的風速vw的數值和方向。

5.根據權利要求1中所述的變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，在步驟a1中，通過安裝在轉子上的轉速測量裝置，或者通過測量電壓、電流的數值估算，得到風電機組轉速ωr。

6.根據權利要求2所述的變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，所述電網頻率f變化幅值Δf的閾值的設定，需要參考電力系統穩態運行允許的頻率波動范圍。

7.根據權利要求3所述的變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，ΔP1、ΔP2可以是固定數值，也可以是隨時間變化的變量；控制參數ΔP1、ΔP2、tdcc的確定取決于風電機組運行工況，可以采用查表法或者在線整定的方法；具體如下：

在線整定方法是根據風電機組的實時運行狀態和風速等氣象測量參數，通過上述的控制策略計算確定附加控制環節的控制參數；

查表法是通過仿真計算和實驗測試得到與風速、轉速等參數相對應的ΔP1、ΔP2、tdcc參數表，利用風速、轉速等參數的數值查表獲得附加控制環節的控制參數。

8.根據權利要求3所述的變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，控制參數ΔP1、ΔP2、tdcc的確定不需要獲取頻率變化速率、頻率偏差變化速率、頻率偏差幅值、頻率偏差的積分等參數中的任何一項。

9.根據權利要求3所述的變速風電機組模擬慣量響應控制方法，其特征在于，在所述當電網頻率f變化幅值Δf大于預定的閾值時，附加控制環節發生作用的操作中，附加控制環節的控制參數ΔP1、ΔP2、tdcc受到風電機組物理參數的限制；具體如下：

風電機組的功率變化量ΔP1的選擇根據風電機組從目前轉速下降到最低允許轉速所能提供的動能決定，典型選取值為風電機組額定功率的5-10%；

附加控制的作用時間tdcc的選擇，需要根據風電機組的轉速和功率確定；

由于機械功率下降，風電機組的功率變化量ΔP2的幅值，要大于或等于機械功率下降的幅值，才能保持風電機組穩定運行；

受轉矩的限制，風電機組的功率變化量ΔP1和ΔP2幅值之和，應當不超過預設值。