[發明專利]一種基于自適應虛擬慣性參數的優化控制方法

有效

• 申請號: 201911385257.2
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN110994685B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 謝震;昌宇洋;秦世耀;王瑞明;李少林;張興;代林旺;畢然;李喆
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種基于自適應虛擬慣性參數的優化控制方法，其步驟包括：1、采集系統并網點的頻率變化率及頻率偏移量，結合相應判據對防誤動作系數和符號項取值，獲得虛擬慣性系數；2、將附加有功指令與風機總控下達的實時功率指令疊加，獲得總有功指令；3、將總有功指令與風機有功檢測值的偏差量輸入PI調節器，得到有功、無功電流指令；4、比較有功、無功電流指令與實際有功、無功電流，并將得到的電流偏差分別輸入PI調節器得到有功、無功電壓指令，從而由SVPWM環節進行調制，生成機側變流器開關管控制信號。本發明能根據并網點的頻率波動平滑調整系統的虛擬慣性系數，從而減少頻率響應的超調及調節時間、優化系統的慣量支撐能力。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，具體涉及一種增強優化風電并網機組慣量支撐能力的控制方法。

背景技術

風能作為一種無污染且分布廣泛的新能源之一，越來越引起人們重視并被廣泛利用。近年來我國風電行業發展迅速，風電裝機容量躍居全球第一，大規模風電接入電網對電網的頻率穩定帶來新的挑戰：傳統電網下發電機組直接經升壓變壓器接入電網，因機組具有較大的轉動慣量，當電網頻率短時波動時，機組能自發吸收或釋放部分有功功率，支撐電網頻率使其穩定，即慣量調頻；而風電機組經變流器接入電網，按指令發出有功無功，當電網頻率異常波動時，采用電力電子接口形式的風電機組變流器很難及時滿足相應的有功需求，甚至可能脫網加劇電網失穩問題。

針對風電機組經變流器并網在頻率支撐方面的難題，在全功率永磁直驅風力發電系統中，現有的解決方案是在機側變流器的功率指令中，引入與虛擬慣性系數K_v相關的附加功率指令，通過釋放風機槳葉中的動能以提升系統的慣量支撐能力。虛擬慣性系數形式多樣，現有的有常數形式，即K_v＝K_d；Bang-Bang控制形式,即K_v根據系統頻率波動情況在有限的兩種數值切換；這兩種方案中，系統的工作狀態均不夠靈活，且在采用Bang-Bang控制形式的系統中，因虛擬慣性系數切換帶來的控制波動在所難免在系統頻率波動時，總體來說難以滿足頻率響應快速性與平穩性兩方面的要求；優化風電機組的頻率響應性能勢在必行。

發明內容

本發明為克服現有技術存在的不足之處，提出一種基于自適應虛擬慣性參數的優化控制方法，以期能根據系統并網點的頻率波動情況較為平滑地調整系統的虛擬慣性系數，從而能減少風電系統頻率響應的超調及調節時間、優化系統的慣量支撐能力。

本發明為達到上述發明目的，采用如下技術方案：

本發明一種基于自適應虛擬慣性參數的優化控制方法的特點是應用于由風機總控、永磁同步風機、機側變流器所組成的全功率永磁直驅風力發電系統中，并按如下步驟進行：

步驟1、采集并網點PCC的頻率變化率，并經過低通濾波器的處理后，得到濾波后的頻率變化率，再與給定閾值N進行比較，若濾波后的頻率變化率大于等于N，則令防誤動作系數A為“1”，否則，令防誤動作系數A為“0”；

步驟2、利用式(1)得到系統的虛擬慣性系數K_v：

K_v＝A·B·K·(|df/dt|)^m+K_d (1)

式(1)中，f為并網點PCC的實際頻率，K為大于零的常數，m為正指數冪，K_d為系統的虛擬慣性常數，B為符號項，并有：

式(2)中，Δf為系統的頻率偏移量，且Δf＝f-f₀；f₀為電網頻率的給定值；

步驟3、利用式(3)得到系統的附加有功指令P_VIC：

式(3)中，K_i為比例系數；