[發(fā)明專利]一種利用自適應(yīng)虛擬參數(shù)提高風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010851180.X
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112003323B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮仰敏;楊沛豪;王恩南;趙勇;汪德軍;孟秀俊;孔繁新
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明一種利用自適應(yīng)虛擬參數(shù)提高風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻性能的方法，包括步驟：1)建立風(fēng)電一次調(diào)頻下垂控制數(shù)學(xué)模型；2)建立模擬同步發(fā)電機數(shù)學(xué)模型、機械功率數(shù)學(xué)模型；3)設(shè)計自適應(yīng)虛擬慣量和轉(zhuǎn)速差控制函數(shù)；4)設(shè)計自適應(yīng)阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)速差控制函數(shù)；5)將自適應(yīng)虛擬慣量和自適應(yīng)阻尼系數(shù)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)虛擬同步發(fā)電機控制系統(tǒng)中；6)建立風(fēng)力發(fā)電輸出功率數(shù)學(xué)表達式；7)對步驟6)求一階、二階導(dǎo)數(shù)；8)得到虛擬同步機參考輸出功率表達式；9)計算步驟8)特征根；10)得到系統(tǒng)自然震蕩轉(zhuǎn)速和阻尼比；11)計算額定虛擬慣量取值范圍；12)在考慮阻尼系數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)置額定阻尼系數(shù)。本發(fā)明提高了風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用自適應(yīng)虛擬參數(shù)提高風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻性能的方法，該方法利用自適應(yīng)虛擬慣量和自適應(yīng)阻尼系數(shù)來抑制風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻過程中的功率震蕩現(xiàn)象，提高風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻性能，通過小信號模型分析額定虛擬參數(shù)的取值范圍。

背景技術(shù)

為了使采用雙饋式異步電機的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)具備參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力，需要在風(fēng)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)采用下垂控制方案，解耦有功功率和無功功率，控制有功功率輸出來動態(tài)響應(yīng)頻率波動。常規(guī)下垂控制因為無慣性環(huán)節(jié)，無法抑制一次調(diào)頻過程中頻率突變引起的功率震蕩現(xiàn)象。

虛擬同步機模仿傳統(tǒng)同步發(fā)電機特性能夠為系統(tǒng)提供慣性和阻尼支撐，實現(xiàn)一次調(diào)頻過程中功率的平滑過渡。但常規(guī)虛擬轉(zhuǎn)動慣量J為定值，J選值過小，系統(tǒng)響應(yīng)時間可以減少但無法對功率震蕩起到抑制作用；J選值過大，系統(tǒng)可以對功率波動起到抑制作用但增加了響應(yīng)時間。同理，虛擬阻尼系數(shù)D選取也會影響功率震蕩抑制性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用自適應(yīng)虛擬參數(shù)提高風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻性能的方法，具體應(yīng)用自適應(yīng)虛擬慣量和自適應(yīng)阻尼系數(shù)來抑制風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻過程中的功率震蕩現(xiàn)象，該方法是對風(fēng)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)進行改進，在下垂控制后引入自適應(yīng)虛擬同步機控制，實現(xiàn)提高風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻性能的目的。

本發(fā)明采取如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種利用自適應(yīng)虛擬參數(shù)提高風(fēng)電并網(wǎng)一次調(diào)頻性能的方法，包括以下步驟：

1)建立含有頻率響應(yīng)動作門檻值f_d的風(fēng)電一次調(diào)頻下垂控制數(shù)學(xué)模型；

2)建立風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)模擬同步發(fā)電機數(shù)學(xué)模型、機械功率數(shù)學(xué)模型；

3)設(shè)計自適應(yīng)虛擬慣量和轉(zhuǎn)速差控制函數(shù)；

4)設(shè)計自適應(yīng)阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)速差控制函數(shù)；

5)將步驟3)、步驟4)得到的自適應(yīng)虛擬慣量和自適應(yīng)阻尼系數(shù)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)虛擬同步發(fā)電機控制系統(tǒng)中；

6)建立風(fēng)力發(fā)電輸出功率數(shù)學(xué)表達式；

7)對步驟6)中風(fēng)力發(fā)電輸出功率數(shù)學(xué)表達式求一階、二階導(dǎo)數(shù)；

8)將步驟7)中風(fēng)力發(fā)電輸出功率一階、二階導(dǎo)數(shù)和步驟2)中風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)機械功率數(shù)學(xué)模型帶入步驟2)中風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)虛擬同步發(fā)電機數(shù)學(xué)模型中，得到虛擬同步機參考輸出功率表達式；

9)對步驟8)中虛擬同步機參考輸出功率表達式建立小信號模型并進行拉氏變換，計算其特征根；

10)分析步驟9)虛擬同步機參考輸出功率小信號模型和其特征根，得到系統(tǒng)自然震蕩轉(zhuǎn)速和阻尼比；

11)根據(jù)步驟10)中系統(tǒng)自然震蕩轉(zhuǎn)速和風(fēng)機虛擬同步機轉(zhuǎn)速波動范圍，計算額定虛擬慣量取值范圍；

12)根據(jù)析步驟10)中系統(tǒng)阻尼比，在考慮阻尼系數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)置額定阻尼系數(shù)。