[發明專利]一種對電壓源型風電機組的控制方法及主控系統

有效

• 申請號: 202010710631.8
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111594384B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 秦世耀;李少林;苗風麟;張金平;賀敬;張梅;陳子瑜
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D7/04;F03D9/25;F03D17/00;F03D80/00;G06Q50/06
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明公開了一種對電壓源型風電機組的控制方法及主控系統，包括：基于電網是否處于頻率大擾動工況確定風電機組的運行模式；當風電機組運行于電流源運行模式時，基于變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令和電網頻率主動支撐控制環輸出支撐頻率所需的發電機轉矩指令，確定向變流器發送的發電機轉矩輸出指令和風電機組的運行模式；當風電機組運行于電壓源運行模式時，基于變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令和虛擬同步所需發電機轉矩，確定向變流器發送的發電機轉矩輸出指令和風電機組的運行模式。本發明在電壓源模式運行過程，通過優化發電機轉矩指令，避免由于轉矩超限飽和導致電壓源控制模式失穩，增強了主控系統與變流器之間的配合。

技術領域

本發明涉及新能源接入與控制，具體涉及一種對電壓源型風電機組的控制方法及主控系統。

背景技術

近年來風電發展迅猛，裝機規模迅速增加。由于風電強隨機波動性及電力電子方式并網（電流源型運行模式），被動適應電網變化，導致高比例風電系統安全穩定運行面臨嚴峻挑戰。現有技術已成功提供了風電機組電網主動支撐技術，實現對電壓/頻率主動支撐，較好解決了高比例風電系統安全穩定運行問題。

但隨著風電滲透率進一步提高，常規電流源型風電機組，雖具備電網主動支撐能力，仍無法滿足系統安全穩定運行要求。有學者提出開發電壓源型風電機組，讓風電機組實現虛擬同步機運行，以解決高比例風電系統電壓/頻率穩定問題，該方案已取得較好的優化效果。但是風電機組采用電壓源型運行模式后，變流器控制輸出的發電機轉矩不完全響應風電機組主控系統發電機轉矩指令，甚至當電網頻率出現大擾動時，變流器控制輸出的發電機轉矩完全不響應主控系統發電機轉矩指令，導致風電機組主控系統變速變槳控制功能異常，易觸發停機，甚至危及機組運行安全。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的上述不足，本發明提供了一種對電壓源型風電機組的控制方法，包括：

主控系統采集當前電網頻率大擾動狀態標識、變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令、電網頻率主動支撐控制環輸出支撐頻率所需的發電機轉矩指令和虛擬同步所需發電機轉矩；

當所述電網頻率大擾動狀態標識為大擾動狀態時，主控系統基于變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令和電網頻率主動支撐控制環輸出支撐頻率所需的發電機轉矩指令，確定向變流器發送的發電機轉矩輸出指令和風電機組的運行模式；

當所述電網頻率大擾動狀態標識為非大擾動狀態時，主控系統基于變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令和虛擬同步所需發電機轉矩，確定向變流器發送的發電機轉矩輸出指令和風電機組的運行模式。

優選的，所述主控系統基于變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令和電網頻率主動支撐控制環輸出支撐頻率所需的發電機轉矩指令，確定向變流器發送的發電機轉矩輸出指令和風電機組的運行模式，包括：

主控系統基于控制周期內的變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令和電網頻率主動支撐控制環輸出支撐頻率所需的發電機轉矩指令與發電機最大輸出扭矩之間的關系，確定向變流器發送的第一發電機轉矩輸出指令，并將風電機組的運行模式設置為電流源運行模式。

優選的，所述第一發電機轉矩輸出指令，如下式所示：

式中：T_gd(n)為第n個控制周期的發電機轉矩輸出指令，T_gmd(n)為第n個控制周期變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令，△T_f(n)為第n個控制周期電網頻率主動支撐控制環輸出支撐頻率所需的發電機轉矩指令，T_max為發電機最大轉矩。

優選的，所述主控系統基于變速變槳控制環輸出的發電機轉矩指令和虛擬同步所需發電機轉矩，確定向變流器發送的發電機轉矩輸出指令和風電機組的運行模式，包括：