[發(fā)明專利]用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法及控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010320835.0
• 申請(qǐng)日: 2020-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111682559B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任沖;柯賢波;牛拴保;王智偉;霍超;張振宇;王吉利;程林;魏平;衛(wèi)琳;高玉喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司西北分部;南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24;H02J3/38;H02P9/10;H02P9/04;H02P101/15
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1：實(shí)時(shí)采集風(fēng)速，若當(dāng)前采集的風(fēng)速小于等于X％額定風(fēng)速，則轉(zhuǎn)步驟2；若當(dāng)前采集的風(fēng)速大于X％額定風(fēng)速，且小于等于額定風(fēng)速，則轉(zhuǎn)步驟3；若當(dāng)前采集的風(fēng)速大于額定風(fēng)速，則轉(zhuǎn)步驟4；其中30≤X≤40；

步驟2：計(jì)算給定頻率與機(jī)組當(dāng)前頻率之間的頻差，若該頻差為大幅高頻差，利用頻差函數(shù)對(duì)大幅高頻差進(jìn)行頻差響應(yīng)控制，得到當(dāng)前風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)量，從而通過(guò)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制風(fēng)電機(jī)組的響應(yīng)頻率，所述大幅高頻差為大于等于+0.08HZ的頻差；

步驟3：計(jì)算給定頻率與機(jī)組當(dāng)前頻率之間的頻差，若為小頻差，則利用頻差函數(shù)對(duì)該小頻差進(jìn)行頻差響應(yīng)控制，得到當(dāng)前風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)量，從而通過(guò)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制風(fēng)電機(jī)組的響應(yīng)頻率；否則對(duì)頻差依次進(jìn)行濾波、模糊控制后，得到當(dāng)前風(fēng)機(jī)漿矩角調(diào)節(jié)量，從而通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)漿矩角控制風(fēng)電機(jī)組的響應(yīng)頻率；所述小頻差為0.033HZ～0.08HZ之間的頻差；

步驟4：計(jì)算給定頻率與機(jī)組當(dāng)前頻率之間的頻差，若該頻差為大幅高頻差，對(duì)大幅高頻差依次進(jìn)行濾波、模糊控制，從而得到當(dāng)前風(fēng)機(jī)漿矩角調(diào)節(jié)量，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)漿矩角控制風(fēng)電機(jī)組的響應(yīng)頻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法，其特征在于，所述頻差函數(shù)如下所示：

式中，f_d為一次調(diào)頻死區(qū)；f_N為系統(tǒng)額定頻率；P_N為額定功率；δ％為風(fēng)電機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)差率；P₀為有功功率初值，P為機(jī)組有功指令，f為系統(tǒng)頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法，其特征在于，所述步驟3和步驟4中的模糊控制具體包括如下步驟：

S1：將頻差Δf和頻率變化速率dΔf/dΔt作為輸入變量，基于隸屬度函數(shù)，求得Δf和dΔf/dΔt分別對(duì)模糊語(yǔ)言的隸屬度，所述模糊語(yǔ)言為{NB}，{NM}，{NS}，{NZO}，{PZO}，{PS}，{PM}，{PB}，分別對(duì)應(yīng)表示{負(fù)大}、{負(fù)中}、{負(fù)小}、{負(fù)零}、{正零}、{正小}、{正中}、{正大}；

S2：基于Δf和dΔf/dΔt分別對(duì)模糊語(yǔ)言的隸屬度以及預(yù)設(shè)的模糊規(guī)則，進(jìn)行模糊推理，得到功率變化量ΔPref對(duì)于輸出模糊語(yǔ)言的隸屬度，所述輸出模糊語(yǔ)言為{NB}、{NM}、{NS}、{ZO}、{PS}、{PM}、{PB}；

S3：對(duì)功率變化量ΔPref對(duì)于輸出模糊語(yǔ)言的隸屬進(jìn)行解模糊計(jì)算，得到精確的功率變化值，從而得到精確的風(fēng)機(jī)漿矩角調(diào)節(jié)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法，其特征在于，所述隸屬度函數(shù)采用高斯隸屬函數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法，其特征在于，所述S2中的模糊規(guī)則如表1所示：

表1

。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法，其特征在于，所述S3中采用最大隸屬度法進(jìn)行解模糊計(jì)算。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法，其特征在于，所述S1中的隸屬度取值范圍為[0，1]，Δf的論域范圍為[-e,e]；dΔf/dΔt論域?yàn)槠渲衑為的積分，ΔPref的論域范圍為[p1，p2]，其中p1為向上最大調(diào)節(jié)量、p2向下最大調(diào)節(jié)量；p1＝a*B，p2＝a*(90-B)，B為當(dāng)前風(fēng)機(jī)漿矩角角度，a為調(diào)整限幅。

8.基于權(quán)利要求1所述的用于全工況的風(fēng)電機(jī)組快速頻率響應(yīng)控制方法的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：風(fēng)速采集模塊、頻差計(jì)算模塊、頻率響應(yīng)切換模塊、頻率下垂曲線控制器、濾波器、模糊控制器、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)漿矩角控制系統(tǒng)；

所述風(fēng)速采集模塊實(shí)時(shí)采集當(dāng)前風(fēng)速，并發(fā)送至頻率響應(yīng)切換模塊；所述頻差計(jì)算模塊計(jì)算給定頻率與機(jī)組當(dāng)前頻率之間的頻差，并將該頻差發(fā)送至頻率響應(yīng)切換模塊；頻率響應(yīng)切換模塊根據(jù)收到的信息，選擇不同的響應(yīng)控制策略：若當(dāng)前采集的風(fēng)速小于等于X％額定風(fēng)速，且頻差為大幅高頻差時(shí)則采用低風(fēng)速頻率響應(yīng)控制策略；若當(dāng)前采集的風(fēng)速大于X％額定風(fēng)速，且小于等于額定風(fēng)速，則采用中風(fēng)速頻率響應(yīng)控制策略；若當(dāng)前采集的風(fēng)速大于額定風(fēng)速，且為大幅高頻差時(shí)，則采用高風(fēng)速頻率響應(yīng)控制策略；

所述低風(fēng)速頻率響應(yīng)控制策略為：頻率響應(yīng)切換模塊將頻差傳送至頻率下垂曲線控制器，所述頻率下垂曲線控制器對(duì)頻差進(jìn)行響應(yīng)控制，從而得到當(dāng)前風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)量，并將該調(diào)節(jié)量傳送至風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)根據(jù)收到的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；

所述中風(fēng)速頻率響應(yīng)控制策略為：若頻差為小頻差，則頻率響應(yīng)切換模塊將頻差傳送至頻率下垂曲線控制器，所述頻率下垂曲線控制器對(duì)該頻差進(jìn)行頻差響應(yīng)控制，從而得到當(dāng)前風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)量，并將該調(diào)節(jié)量傳送至風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)根據(jù)收到的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；否則頻率響應(yīng)切換模塊將頻差傳送至濾波器，所述濾波器對(duì)頻差進(jìn)行濾波，并將濾波后的頻差發(fā)送至模糊控制器，進(jìn)行模糊處理，從而得到當(dāng)前風(fēng)機(jī)漿矩角調(diào)節(jié)量，并將該調(diào)節(jié)量傳送至風(fēng)機(jī)漿矩角控制系統(tǒng)，所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)根據(jù)收到的風(fēng)機(jī)漿矩角調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的漿矩角；

所述高風(fēng)速頻率響應(yīng)控制策略：頻率響應(yīng)切換模塊將頻差傳送至濾波器，所述濾波器對(duì)頻差進(jìn)行濾波，并將濾波后的頻差發(fā)送至模糊控制器，進(jìn)行模糊處理，從而得到當(dāng)前風(fēng)機(jī)漿矩角調(diào)節(jié)量，并將該調(diào)節(jié)量傳送至風(fēng)機(jī)漿矩角控制系統(tǒng)；所述風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)根據(jù)收到的風(fēng)機(jī)漿矩角調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的漿矩角。