[發(fā)明專利]基于虛擬慣量控制下的雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子保護(hù)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811278326.5
• 申請(qǐng)日: 2018-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109217385A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉志;劉曉亮;楊文佳;李國(guó)強(qiáng);劉靜利;曹凱;宋圣蘭;孫守鑫;邱正美;劉忠輝;盧曉惠;楊君仁;辛翠芹;魏玉苓;侯保剛;溫國(guó)強(qiáng);唐敏;劉貫紅;黃海麗;張迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/48
• 分類號(hào): H02J3/48
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于虛擬慣量控制下的雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子保護(hù)方法及系統(tǒng)，包括：在虛擬慣量控制的基礎(chǔ)上，增加動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)，使得風(fēng)機(jī)更快的到達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，同時(shí)確保風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不會(huì)達(dá)到低限值；所述動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)具體為：風(fēng)機(jī)輸出電磁功率等于MPPT模式下風(fēng)機(jī)有功功率P_ref、虛擬慣量控制下新增功率ΔP₁以及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)下新增功率ΔP₂之和。本發(fā)明有益效果：保證了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行在允許的區(qū)域，也防止了系統(tǒng)頻率的二次跌落。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬慣量控制下的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及到一種基于虛擬慣量控制下的雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子保護(hù)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入系統(tǒng)后，通過(guò)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器使其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與頻率是解耦的，并且對(duì)系統(tǒng)慣性沒(méi)有貢獻(xiàn)。因此，大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組接入系統(tǒng)后造成系統(tǒng)慣性降低并給電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。風(fēng)機(jī)隱藏的慣量通過(guò)虛擬慣量控制可釋放出來(lái)。但是，由于儲(chǔ)存在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的動(dòng)能不足，風(fēng)機(jī)會(huì)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降到低限時(shí)退出虛擬慣量控制，這會(huì)造成頻率的二次跌落現(xiàn)象。

為了解決這種問(wèn)題，研究人員提出了兩種方法。第一種方法是當(dāng)風(fēng)機(jī)退出虛擬慣量控制時(shí)定義了新的有功參考曲線來(lái)代替最大頻率跟蹤(MPPT)曲線，這樣對(duì)比在最大頻率跟蹤模式下減少了有功功率的變化。然而，很難設(shè)計(jì)出一種新的有功參考曲線并且風(fēng)機(jī)會(huì)用很長(zhǎng)的時(shí)間回到最大頻率跟蹤點(diǎn)。另一種方法是通過(guò)控制頻率調(diào)節(jié)過(guò)程中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速使風(fēng)機(jī)運(yùn)行在一個(gè)新的穩(wěn)定點(diǎn)來(lái)避免頻率的二次跌落現(xiàn)象。在這種方法下，新的穩(wěn)定點(diǎn)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和有功功率相對(duì)最大頻率跟蹤模式較低，但可在系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)后恢復(fù)正常。

為了實(shí)現(xiàn)第二個(gè)想法，研究人員提出了釋放轉(zhuǎn)子動(dòng)能調(diào)整虛擬慣量控制中的參數(shù)。由于沒(méi)有考慮風(fēng)機(jī)機(jī)械功率的減少而利用釋放動(dòng)能作為頻率調(diào)節(jié)過(guò)程中實(shí)際貢獻(xiàn)是不準(zhǔn)確的。在考慮了系統(tǒng)機(jī)械功率的影響后，計(jì)算風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子釋放的動(dòng)能變得很復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于虛擬慣量控制下的雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子保護(hù)方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)保證了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行在允許的區(qū)域，也防止了系統(tǒng)頻率的二次跌落。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中公開(kāi)的一種基于虛擬慣量控制下的雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子保護(hù)方法，包括：在虛擬慣量控制的基礎(chǔ)上，增加動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)，使得風(fēng)機(jī)更快的到達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，同時(shí)確保風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不會(huì)達(dá)到低限值；

所述動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)具體為：風(fēng)機(jī)輸出電磁功率等于MPPT模式下風(fēng)機(jī)有功功率P_ref、虛擬慣量控制下新增功率ΔP₁以及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)下新增功率ΔP₂之和。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)的觸發(fā)條件為：當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出電磁功率下降至小于或等于初始電磁功率時(shí)，或者，頻率調(diào)節(jié)過(guò)程中風(fēng)機(jī)輸出電磁功率與機(jī)械功率之差的斜率由負(fù)值變?yōu)檎禃r(shí)。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)下新增功率ΔP₂具體為：

其中，δ_speed、δ_pe、δ_dp三個(gè)可調(diào)參數(shù)分別代表動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)參數(shù)，其大小由仿真整定得到；ω_r為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，ω_min為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的低限值；m₁、m₂代表對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)觸發(fā)標(biāo)記。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速保護(hù)觸發(fā)標(biāo)記m₁、m₂的取值具體為：

在系統(tǒng)頻率上升時(shí)，

在系統(tǒng)頻率下降時(shí)，