[發明專利]一種直驅風機虛擬同步發電系統

有效

• 申請號: 201811194874.X
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN111049177B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 宋振浩;呂志鵬;吳鳴;孫麗敬;趙婷;劉國宇;王金浩;楊超穎;張敏;劉翼肇
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網山西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02M7/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種直驅風機虛擬同步發電系統，包括：系統由新能源并網系統和變流器控制單元組成，變流器控制單元機側變流器控制單元、網側變流器控制單元和直流儲能變換器控制單元。本發明通過機側變流器控制單元、直流儲能變換器控制單元調節直流母線電壓，通過網側變流器控制單元實現最大風能跟蹤，網側變流器控制單元對外展示的虛擬慣性由風輪慣性、中間直流環節慣性、直流儲能慣性組成，在實現最大功率點跟蹤的同時能夠輔助電網調壓、調頻，能夠呈現類似傳統電機慣性，提高電網系統的穩定性。

技術領域

本發明屬于風力發電機并網技術領域，具體涉及一種直驅風機虛擬同步發電系統。

背景技術

隨著的大規模開發利用，風電發展也出現了一些新的問題和挑戰。突出表現為風電并網消納問題和風電機組運行可靠性問題，主要是由于風能資源與電力需求在地域分布和時間分布上不均衡以及風能資源的隨機間歇特性等造成的。風能資源與電力需求在地域和時間上分布不均衡問題通常導致大規模的風力發電無法就地消納，需要通過輸電網遠距離輸送到負荷中心，在更大的地域范圍內消納。風能資源的隨機間歇特性，會對電網的電壓和頻率穩定性、電能質量等方面造成影響。隨著風電裝機容量越來越大，在電網系統中所占比例逐步增加，風電場的運行對系統穩定性的影響變得越來越大，使得是整個電網系統慣性減小，影響系統穩定性。

借鑒傳統電網中的同步發電機具有優良的慣性和阻尼特性，且能主動參與電網電壓和頻率的調節，將其應用于并網變流器的虛擬同步發電機控制，在促進新能源并網方面的作用逐漸得到重視與發掘。但風力發電并網變流器在采用虛擬同步發電機技術時，研究如何提供必要的并網虛擬慣性支撐方案，對提高虛擬同步發電機技術在風力發電并網系統中具有重要的現實意義。

發明內容

為了解決風力發電并網現有技術中所存在的不足，本發明提供一種直驅風機虛擬同步發電系統。

本發明提供的技術方案是：

一種直驅風機虛擬同步發電系統，所述系統由新能源并網系統和變流器控制單元組成，其改進之處在于，所述控制單元包括：機側變流器控制單元、網側變流器控制單元和直流儲能變換器控制單元；

所述機側變流器控制單元，用于利用新能源并網系統中的機側變流器的直流電壓反饋生成機側變流器驅動脈沖，并利用所述機側變流器驅動脈沖控制新能源并網系統中的機側變流器；

所述直流儲能變換器控制單元，用于利用新能源并網系統中的直流儲能變換器的直流電壓反饋生成儲能變換器驅動脈沖，并利用所述儲能變換器驅動脈沖控制新能源并網系統中的儲能變換器；

所述網側變流器控制單元，用于利用電網調度指令或最大功率點跟蹤指令生成網側變流器驅動脈沖，并利用所述網側變流器驅動脈沖控制新能源并網系統中的網側變流器。

優選的，所述機側變流器控制單元包括依次連接的直流電壓下垂控制器、機側電流閉環控制器和脈沖寬度調制器；

所述直流電壓下垂控制器，用于根據其輸入的機側直流電壓反饋V_dc、第一直流電壓給定值V_dc1^*、第一直流電壓下限值V_dclow1和第一直流電壓上限值V_dcup1生成轉矩電流指令i_t；

所述機側電流閉環控制器，用于根據其輸入的轉矩電流指令i_t、定子電流反饋i_s和勵磁電流指令i_m生成機側電流閉環控制器調制波；

所述脈沖寬度調制器，用于根據其輸入的機側電流閉環控制器調制波，經脈沖寬度調制后，生成機側變流器驅動脈沖。

優選的，所述直流儲能變換器控制單元包括依次連接的直流電壓下垂控制器、直流儲能電流閉環控制器和脈沖寬度調制器；