[發明專利]基于虛擬同步控制的雙饋風機功率平衡控制方法及系統

在審

• 申請號: 202211295788.4
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115912394A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 丁磊;黎鵬程;董明明;王志軍;孟文超
• 申請（專利權）人: 山東大學;浙江大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/40;H02J3/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本公開屬于風電調頻技術領域，具體涉及一種基于虛擬同步控制的雙饋風機功率平衡控制方法及系統，包括：根據雙饋風機所處環境的風速大小，確定雙饋風機的備用運行工況；基于所確定的備用運行工況，確定雙饋風機的減載控制方式；根據所確定的減載控制方式，確定雙饋風機的虛擬一次調頻系數，分別分析虛擬同步控制下雙饋風機的支撐調頻能量和能量釋放增量與虛擬轉動慣量之間的關系，得到極限虛擬轉動慣量；根據所得到的不同減載控制方式下的極限虛擬轉動慣量，確定不同風速下的極限虛擬轉動慣量曲線，完成備用模式下虛擬同步控制雙饋風機的功率平衡控制。

技術領域

本公開屬于風電調頻技術領域，具體涉及一種基于虛擬同步控制的雙饋風機功率平衡控制方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

雙饋風力發電機是風電領域的主力機型，雙饋風力發電機的定子端直接與電網相連，轉子側則是通過背靠背PWM變換器與電網相連；其傳統控制方法多為功率源控制策略，此種控制方法下的風電機組不具有同步發電機的慣量及阻尼特性，電網也因此面臨系統等效慣量低、頻率穩定性低等問題。風電領域的大部分停電事故是由于高比例風電系統的低慣量特性引發的。因此，需致力于研究如何提高雙饋風機的頻率響應能力。目前，關于雙饋風機頻率響應的相關研究大多數是針對雙饋風機的功率源控制方法，其目的都是增強有功功率控制與頻率的耦合關系，以實現風機的頻率響應能力。雙饋風機在備用模式下的有功備用控制可以解決轉子動能控制無法進行長久支撐的問題，當前有功備用的控制方式有超速控制、槳距角控制及多種方式協調控制等，可使風機在正常運行的同時預留一部分功率以作為功率支撐所用；但是，未考慮其參數整定不合理將造成的功率不平衡問題。

發明內容

為了解決上述問題，本公開提出了一種基于虛擬同步控制的雙饋風機功率平衡控制方法及系統，針對功率備用模式下的雙饋風機，從能量平衡的角度出發，將風機的備用運行工況劃分為僅超速控制、超速控制與槳距角控制協調配合以及僅槳距角控制三種，設計參數優化方案，實現備用模式下的全工況功率平衡控制，提高風電機組運行的安全穩定性。

根據一些實施例，本公開的第一方案提供了一種基于虛擬同步控制的雙饋風機功率平衡控制方法，采用如下技術方案：

一種基于虛擬同步控制的雙饋風機功率平衡控制方法，包括：

根據雙饋風機所處環境的風速大小，確定雙饋風機的備用運行工況；

基于所確定的備用運行工況，確定雙饋風機的減載控制方式；

根據所確定的減載控制方式，確定雙饋風機的虛擬一次調頻系數，分別分析虛擬同步控制下雙饋風機的支撐調頻能量和能量釋放增量與虛擬轉動慣量之間的關系，得到極限虛擬轉動慣量；

根據所得到的不同減載控制方式下的極限虛擬轉動慣量，確定不同風速下的極限虛擬轉動慣量曲線，對控制參數進行鑒定，完成備用模式下虛擬同步控制雙饋風機的功率平衡控制。

作為進一步的技術限定，所述雙饋風機的備用運行工況包括超速控制減載狀態、超速控制與槳距角控制協調配合的減載狀態以及槳距角控制減載狀態。

進一步的，在確定雙饋風機的備用運行工況的過程中，通過判斷雙饋風機所處環境的風速大小，確定雙饋風機的備用運行工況，具體為：

當風速低于第一風速閾值時，所述雙饋風機不進行減載控制；

當風速處于第一風速閾值和第二風速閾值之間時，所述雙饋風機采用超速控制減載；

當風速處于第二風速閾值和第三風速閾值之間時，所述雙饋風機采用超速控制與槳距角控制協調配合減載；

當風速大于第三風速閾值時，所述雙饋風機采用槳距角控制減載。