[發明專利]基于虛擬同步發電機參數自適應控制的風機并網控制方法

有效

• 申請號: 202010178139.0
• 申請日: 2020-03-14
• 公開（公告）號: CN111277001B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 李培強;夏正邦;李俊男;曹鵬程;孫培棟;商俊杰
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J3/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

本發明涉及一種基于虛擬同步發電機參數自適應控制的風機并網控制方法，在風電場輸出的交流母線上并聯控制系統，所述控制系統包括儲能裝置、逆變器、電壓傳感器、電流傳感器、自適應有功?頻率控制模塊、無功?電壓控制模塊、虛擬阻抗控制模塊和SVPWM控制模塊，所述儲能裝置經逆變器并聯在風電場輸出的交流母線上，所述電壓傳感器、電流傳感器分別采集控制系統與風電場并網端的電壓和儲能裝置輸出的電流，輸入自適應有功?頻率控制模塊、無功?電壓控制模塊、虛擬阻抗控制模塊和SVPWM控制模塊進行計算，得到逆變器的驅動信號，控制儲能裝置的輸出，以進行風機并網控制。該方法有利于提高風機并網控制的快速性和穩定性。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，具體涉及一種基于虛擬同步發電機參數自適應控制的風機并網控制方法。

背景技術

近幾年，隨著對新能源發電技術的深入研究，風力發電正在以高滲透率的趨勢接入到電網中，可為電網提供更加清潔持續的能源支持。但當新能源大規模接入電網時，由于基于電力電子逆變接口的風機幾乎沒有任何旋轉動能，當其大規模接入到電網中時，系統的慣性將會隨之減少，從而導致系統在遭到擾動后可能會出現嚴重的頻率振蕩問題；當系統功率發生波動時，頻率可能發生振蕩甚至導致頻率崩潰，嚴重威脅系統的穩定運行。

專利201710191547.8公開了一種針對雙饋風機的阻尼增強型控制方法，通過引入關于電網頻率的附加阻尼項的方法增加雙饋風機系統的阻尼，且該附加阻尼項不影響雙饋風機的虛擬功角-轉速平衡點和同步穩定裕度，避免雙饋風機由于配置下垂系數以滿足同步穩定裕度而引起的系統阻尼變弱，使頻率下垂控制或虛擬同步機控制的雙饋風機在具有期望的同步穩定裕度的同時，具有期望的阻尼特性，改善電網的動態特性與穩定性。該專利引入關于電網頻率的附加阻尼項的方法增加雙饋風機系統的阻尼，但是需要在每一臺風機上進行改造，增加了制造成本。

專利201510257213.7公開了一種雙饋風機虛擬慣量的控制方法及控制裝置，該方法包括以下步驟：建立電力系統頻率響應方程；獲取系統慣性時間常數的估計值；獲取擴張狀態觀測器的標準形式；設計擴張狀態觀測器；通過所述擴張狀態觀測器得到有功參考增量，以獲取雙饋風機虛擬慣量控制方程。該控制方法通過擴張狀態觀測器得到有功參考增量，從而獲取雙饋風機虛擬慣量控制方程，避免了微分器難以實現的難題，并且可以方便地考慮風電虛擬慣量控制對系統總慣量的相對貢獻大小。該專利修改了雙饋風機虛擬慣量控制方程，避免了微分器難以實現的難題，并且可以方便地考慮風電虛擬慣量控制對系統總慣量的相對貢獻，但在針對負荷擾動時，由于步驟的復雜性，不能迅速做出反應。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于虛擬同步發電機參數自適應控制的風機并網控制方法，該方法有利于提高風機并網控制的快速性和穩定性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于虛擬同步發電機參數自適應控制的風機并網控制方法，在風電場輸出的交流母線上并聯控制系統，所述控制系統包括儲能裝置、逆變器、電壓傳感器、電流傳感器、自適應有功-頻率控制模塊、無功-電壓控制模塊、虛擬阻抗控制模塊和SVPWM控制模塊，所述儲能裝置經逆變器并聯在風電場輸出的交流母線上，所述電壓傳感器、電流傳感器分別采集控制系統與風電場并網端的電壓U_abc和儲能裝置輸出的電流I_abc，輸入自適應有功-頻率控制模塊、無功-電壓控制模塊、虛擬阻抗控制模塊和SVPWM控制模塊進行計算，得到逆變器的驅動信號，控制儲能裝置的輸出，以進行風機并網控制。

進一步地，所述風電場的風力發電機組為雙饋異步風電機組。

進一步地，所述逆變器采用三相電壓型逆變器進行能量的雙向換流，其輸出線路上設有濾波電感L_i、濾波電容C_i和線路電阻R_i。

進一步地，該方法具體包括以下步驟：