[實用新型]一種新型的直驅式風電并網系統虛擬慣量控制裝置

有效

• 申請號: 201820353601.4
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN207939216U
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 武曉冬;朱燕芳;趙巧娥;劉芳
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本實用新型一種新型的直驅式風電并網系統虛擬慣量控制裝置，屬于風力發電控制技術領域；所要解決的技術問題是提供一種新型的直驅式風電并網系統虛擬慣量控制裝置，在滿足系統阻尼和風機軸系扭振的限制下，使傳統虛擬慣量控制裝置具備在向系統提供慣性支持的同時，還能夠有效抑制風剪切和塔影效應產生的強迫功率振蕩；解決該技術問題采用的技術方案為：信號輸入模塊，虛擬慣量控制模塊和輸出端，信號輸入模塊包括電網頻率輸入單元和風機最大功率跟蹤參考值輸入單元，虛擬慣量控制模塊包括頻率偏差計算單元、比例?微分控制器、第一求和單元、第二求和單元和二階帶通濾波器；本實用新型可廣泛應用于風力發電控制領域。

技術領域

本實用新型一種新型的直驅式風電并網系統虛擬慣量控制裝置，屬于風力發電控制技術領域。

背景技術

隨著風電機組單機容量和滲透水平的不斷提升，由風剪切和塔影效應導致風電機組產生的強迫功率振蕩已不能忽視。由于振蕩頻率在1Hz左右，更容易接近區域間振蕩頻率，成為引發電力系統共振型低頻振蕩的潛在因素。一般可通過轉速前饋補償的方法抑制該振蕩，補償量可通過發電機電磁轉矩、發電機輸出功率、變流器直流側電壓或系統頻率等計算得到。

為了建設“友好型”風機，虛擬慣量控制已成為人們的研究方向之一，主要集中于風電機組向系統提供慣量支持的能力、風電機組與同步發電機組的協同控制、風機軸系的扭振分析以及虛擬慣量控制引入負阻尼的預防等。虛擬慣量控制裝置利用比例-微分環節建立起系統頻率和風機轉速之間的補償通道，為強迫功率振蕩的抑制提供了可能。

雖然傳統虛擬慣量控制裝置建立起系統頻率和風機輸出功率給定量之間的補償通道，相比未安裝時，具備了一定的強迫功率振蕩抑制能力，但抑制效果受到比例-微分環節中微分系數的限制，抑制能力有限。

實用新型內容

本實用新型一種新型的直驅式風電并網系統虛擬慣量控制裝置，克服了現有技術存在的不足，實現了在滿足系統阻尼和風機軸系扭振的限制下，使傳統虛擬慣量控制裝置具備在向系統提供慣性支持的同時，還能夠有效抑制風剪切和塔影效應產生的強迫功率振蕩的目的。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：一種新型的直驅式風電并網系統虛擬慣量控制裝置，包括信號輸入模塊，虛擬慣量控制模塊和輸出端，信號輸入模塊包括電網頻率輸入單元和風機最大功率跟蹤參考值輸入單元，虛擬慣量控制模塊包括頻率偏差計算單元、比例-微分控制器、第一求和單元、第二求和單元和二階帶通濾波器，電網頻率輸入單元與頻率偏差計算單元相連，頻率偏差計算單元與比例-微分控制器相連，比例-微分控制器與第一求和單元相連，第一求和單元分別與第二求和單元和二階帶通濾波器相連，第二求和單元分別與風機最大功率跟蹤參考值輸入單元、二階帶通濾波器和輸出端相連。

進一步，所述二階帶通濾波器的中心頻率為0.75Hz，帶寬為1Hz，品質因數為0.75，中心頻率增益為0.6～0.8。

與現有技術相比，本實用新型具有的有益效果為：

本實用新型利用二階帶通濾波器和第一求和單元構成補償支路，實現了比例-微分控制器中比例系數和微分系數的等效等比增大，實現了在滿足系統阻尼和風機軸系扭振的限制下，使傳統虛擬慣量控制裝置具備了在向系統提供慣性支持的同時，還能夠有效抑制風剪切和塔影效應產生的強迫功率振蕩的能力。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖。

圖中，1-信號輸入模塊，2-虛擬慣量控制模塊，3-輸出端，4-電網頻率輸入單元，5-風機最大功率跟蹤參考值輸入單元，6-頻率偏差計算單元，7-比例-微分控制器，8-第一求和單元，9-第二求和單元，10-二階帶通濾波器。

具體實施方式