[發明專利]考慮控制器參數影響的雙饋風機動態慣量評估方法及系統

在審

• 申請號: 202110103350.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112787326A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 鄒旭東;郭祥;梁毅;楊怡航;張梓欽;朱東海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種考慮控制器參數影響的雙饋風機動態慣量評估方法及系統，屬于雙饋風機技術領域。方法包括：實時采集雙饋風機的電氣量；獲取電網參數、雙饋風機的電機參數；轉速控制器、電壓控制器、鎖相環控制器的控制參數；通過鎖相環提供的鎖相角將靜止坐標系下采集到的電氣量經過Park變換得到旋轉坐標系下的直流電氣量；根據旋轉坐標系下的直流電氣量，電機參數和電網參數計算各系數；將上述系數代入風機慣量傳遞函數，并繪制波特圖；根據波特圖的幅頻特性判斷風機的慣性的大小。本評估方法可用于研究控制器參數對雙饋風機慣性的影響，可刻畫頻率擾動過程中雙饋風機慣性的時變特性，此外，本方法在頻率擾動發生前即可評估雙饋風機的慣性。

技術領域

本發明屬于雙饋風機技術領域，更具體地，涉及考慮控制器參數影響 的雙饋風機動態慣量評估方法及系統。

背景技術

大規模新能源發電裝備接入電網，導致電力系統的慣量急劇降低。當 電力系統存在負荷擾動時，系統的頻率波動較為劇烈，甚至威脅電力系統 的穩定運行。為確保電力系統的頻率維持在特定范圍內以及新能源占比的 逐年提高，電網導則要求新能源發電系統需具備主動的慣性支撐和一次調 頻能力。

雙饋風電機組作為新能源發電裝備的一種主流機型，在新能源發電中 占據了大量份額，受到了廣泛關注。通常，雙饋風電機組被認為無法提供 自發的慣性響應，為此，現有的方法多引入額外的控制環來使得雙饋風電 機組具備慣性響應能力。現有的方法多在功率環，轉速環，漿距角調節環 節或是直流母線環節引入頻率相關的控制環節，但是，這些方法無疑增加 了系統的復雜度，且會存在因引入新的控制環節而導致其它穩定性問題。

最新的研究表明通過修改雙饋風電機組自身的控制器參數可以使得雙 饋風電機組具備主動的慣性響應能力，但是，雙饋風電機組存在多個控制 器，不同控制器對風機的慣性響應貢獻存在差異；同一控制器又存在2個 控制參數，即比例參數和積分參數，同一控制器的不同參數對風機的慣性 存在怎樣的影響；此外，修改控制器參數后風機的慣性響應如何，這些問 題均未得到明確的解答。換言之，控制器參數改變后雙饋風電機組自身慣 量特征亟待進一步評估。

現有的評估方式主要通過慣性常數來刻畫，但是，慣性常數主要是通 過在頻率擾動期間轉子轉速的變化來評估的，需要在擾動結束后才可給出 結果，且慣性常數無法刻畫頻率擾動過程中雙饋風電機組慣性的動態特征， 是一種平均值評估方式。為刻畫擾動期間雙饋風電機組的動態慣性變化特 征以及在頻率擾動發生前即可對機組慣性進行評估，現有的評估方法亟需 進一步改進。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種考慮控制器參數影 響的雙饋風機動態慣量評估方法及系統，旨在比較控制器參數變化對雙饋 風電機組慣性的影響程度以及刻畫雙饋風電機組慣性動態變化特征的技術 問題。

本發明一方面提供了一種考慮控制器參數影響的雙饋風機的動態慣量 評估方法，包括：

S1.實時采集雙饋風機的電氣量，包括定子電壓信號V_sabc，轉子電流信 號I_rabc，轉子轉速信號ω_r，轉子相位信號θ_r；

S2.獲取電網參數、雙饋風機的電機參數、轉速環控制器、電壓環控制 器和鎖相環控制器參數；

S3.通過鎖相環提供的鎖相角將采集到的電氣量經過Park變換得到旋轉 坐標系下的直流電氣量；

S4.根據直流電氣量，電機參數和電網參數計算定子電感權重系數、線 路電感權重系數、dq勵磁電壓、dq控制角系數、初始轉子內部角、勵磁電 壓系數、端口電壓系數、同步功率角系數、dq端口電壓角系數、dq勵磁電 壓角系數、電網電壓偏移系數、等效端口電壓系數、等效dq勵磁電壓系數；

S5.將上述結果代入風機慣量傳遞函數，并繪制波特圖；

S6.根據波特圖的幅頻特性判斷風機的慣性的大小。