一种双馈风电机组惯量响应控制方法及系统技术方案

本申请公开了一种双馈风电机组惯量响应控制方法及系统，以使双馈风电机组能够对电网提供惯量支撑。该方法包括：实时获取电网频率变化率；当电网频率变化率的绝对值超于阈值时，启动直流母线惯量响应控制策略；所述直流母线惯量响应控制策略包括：当电网频率变化率为负值时，在保证直流母线电压不低于最小限值的情况下，随电网频率变化率的减小，减小直流母线电压；当电网频率变化率为正值时，在保证直流母线电压不超出最大限值的情况下，随电网频率变化率的增大，增大直流母线电压。增大直流母线电压。增大直流母线电压。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈风电机组惯量响应控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及风力发电
，更具体地说，涉及一种双馈风电机组惯量响应控制方法及系统。

技术介绍

[0002]如图1所示，双馈风电机组包括：叶轮1、发电机2、转子侧变流器3、网侧变流器4，以及接在转子侧变流器3与网侧变流器4之间的直流母线电容5；发电机2的定子三相绕组与电网直接连接，而转子三相绕组通过两变流器与电网相连。
[0003]为追求风能的最大化利用，双馈风电机组通常追踪最大功率点运行，无法提供有功备用。而双馈风电机组追踪最大功率点的运行方式使得电网频率与其转子转速解耦，不具备惯量响应能力(即不具备像传统机组一样的对电网提供惯量支撑的能力；惯量响应，是指当电网发生扰动时，有功功率不再平衡，惯量源释放或吸收能量向电网注入或析出有功功率，从而达到减缓电网频率变化速度的目的)，这使得当越来越多“无惯量”的双馈风电机组取代传统机组并入电网时，会导致电网整体惯量不断减小，电网的频率稳定性不断减弱。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种双馈风电机组惯量响应控制方法及系统，以使双馈风电机组能够对电网提供惯量支撑。
[0005]一种双馈风电机组惯量响应控制方法，包括：
[0006]实时获取电网频率变化率；
[0007]当电网频率变化率的绝对值超于阈值时，启动直流母线惯量响应控制策略；
[0008]所述直流母线惯量响应控制策略包括：当电网频率变化率为负值时，在保证直流母线电压不低于最小限值的情况下，随电网频率变化率的减小，减小直流母线电压；当电网频率变化率为正值时，在保证直流母线电压不超出最大限值的情况下，随电网频率变化率的增大，增大直流母线电压。
[0009]可选的，在所述直流母线惯量响应控制策略中，根据电网频率变化率调节直流母线电压的过程，包括：
[0010]根据电网频率变化率计算直流母线电压调节量ΔU
DC
，K
DC
为第一惯量系数；然后将ΔU
DC
叠加到直流母线电压初始给定量上，再根据叠加后的值与直流母线电压反馈值之间的偏差，调制网侧变流器，力图减小或消除偏差；
[0011]其中，ΔU
DC
有极值约束，ΔU
DC
达到最大限值时不再继续增大，ΔU
DC
达到最小限值时不再继续减小。
[0012]可选的，当电网频率变化率的绝对值超于阈值时，还启动转子动能惯量响应控制策略；
[0013]所述转子动能惯量响应控制策略包括：当电网频率变化率为负值时，在保证发电
机转矩不超出最大限值的情况下，随电网频率变化率的减小，增大发电机转矩；当电网频率变化率为正值时，在保证发电机转矩不低于最小限值的情况下，随电网频率变化率的增大，减小发电机转矩。
[0014]可选的，在所述转子动能惯量响应控制策略中，根据电网频率变化率调节发电机转矩的过程，包括：
[0015]根据电网频率变化率计算发电机转矩调节量H为第二惯量系数；然后将ΔT叠加到风电机组最大功率跟踪产生的转矩上，再根据叠加后的值与发电机转矩反馈值之间的偏差，调制转子侧变流器，力图减小或消除偏差；
[0016]其中，ΔT有极值约束，ΔT达到最大限值时不再继续增大，ΔT达到最小限值时不再继续减小。
[0017]可选的，在启动所述直流母线惯量响应控制策略后，延时预设时间再启动所述转子动能惯量响应控制策略。
[0018]可选的，在延时预设时间再启动所述转子动能惯量响应控制策略的情况下，根据电网频率变化率调节发电机转矩的过程，包括：
[0019]根据电网频率变化率计算发电机转矩调节量H为第二惯量系数，T
d
为一阶惯量环节时间常数；然后将ΔT叠加到风电机组最大功率跟踪产生的转矩上，再根据叠加后的值与发电机转矩反馈值之间的偏差，调制转子侧变流器，力图减小或消除偏差；
[0020]其中，ΔT有极值约束，ΔT达到最大限值时不再继续增大，ΔT达到最小限值时不再继续减小。
[0021]一种双馈风电机组惯量响应控制系统，包括：采样单元和网侧变流器控制控制单元；
[0022]所述采样单元，用于实时获取电网频率变化率；
[0023]所述网侧变流器控制控制单元，用于当电网频率变化率的绝对值超于阈值时，启动直流母线惯量响应控制策略；
[0024]所述直流母线惯量响应控制策略包括：当电网频率变化率为负值时，在保证直流母线电压不低于最小限值的情况下，随电网频率变化率的减小，减小直流母线电压；当电网频率变化率为正值时，在保证直流母线电压不超出最大限值的情况下，随电网频率变化率的增大，增大直流母线电压。
[0025]可选的，所述网侧变流器控制控制单元在所述直流母线惯量响应控制策略中，根据电网频率变化率调节直流母线电压的过程，包括：
[0026]根据电网频率变化率计算直流母线电压调节量ΔU
DC
，K
DC
为第一惯量系数；然后将ΔU
DC
叠加到直流母线电压初始给定量上，再根据叠加后的值与直流母线电压反馈值之间的偏差，调制网侧变流器，力图减小或消除偏差；
[0027]其中，ΔU
DC
有极值约束，ΔU
DC
达到最大限值时不再继续增大，ΔU
DC
达到最小限值时不再继续减小。
[0028]可选的，所述双馈风电机组惯量响应控制系统还包括：转子侧变流器控制单元；
[0029]所述转子侧变流器控制单元，用于当电网频率变化率的绝对值超于阈值时，还启动转子动能惯量响应控制策略；
[0030]所述转子动能惯量响应控制策略包括：当电网频率变化率为负值时，在保证发电机转矩不超出最大限值的情况下，随电网频率变化率的减小，增大发电机转矩；当电网频率变化率为正值时，在保证发电机转矩不低于最小限值的情况下，随电网频率变化率的增大，减小发电机转矩。
[0031]可选的，所述转子侧变流器控制单元，用于当电网频率变化率的绝对值超于阈值时，在所述直流母线惯量响应控制策略被启动后，延时预设时间再启动所述转子动能惯量响应控制策略。
[0032]从上述的技术方案可以看出，双馈风电机组的直流母线电容中存储有一定的能量，在电网频率变化时，本专利技术通过主动调节直流母线电压，使直流母线电容释放或吸收能量，从而达到了减缓电网频率变化速度的目的，保证了双馈风电机组对电网提供类似传统机组的惯量支撑。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为现有技术公开的一种双馈风电机组结构示意图；
[0035]图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双馈风电机组惯量响应控制方法，其特征在于，包括：实时获取电网频率变化率；当电网频率变化率的绝对值超于阈值时，启动直流母线惯量响应控制策略；所述直流母线惯量响应控制策略包括：当电网频率变化率为负值时，在保证直流母线电压不低于最小限值的情况下，随电网频率变化率的减小，减小直流母线电压；当电网频率变化率为正值时，在保证直流母线电压不超出最大限值的情况下，随电网频率变化率的增大，增大直流母线电压。2.根据权利要求1所述的双馈风电机组惯量响应控制方法，其特征在于，在所述直流母线惯量响应控制策略中，根据电网频率变化率调节直流母线电压的过程，包括：根据电网频率变化率计算直流母线电压调节量ΔU
DC
，K
DC
为第一惯量系数；然后将ΔU
DC
叠加到直流母线电压初始给定量上，再根据叠加后的值与直流母线电压反馈值之间的偏差，调制网侧变流器，力图减小或消除偏差；其中，ΔU
DC
有极值约束，ΔU
DC
达到最大限值时不再继续增大，ΔU
DC
达到最小限值时不再继续减小。3.根据权利要求1所述的双馈风电机组惯量响应控制方法，其特征在于，当电网频率变化率的绝对值超于阈值时，还启动转子动能惯量响应控制策略；所述转子动能惯量响应控制策略包括：当电网频率变化率为负值时，在保证发电机转矩不超出最大限值的情况下，随电网频率变化率的减小，增大发电机转矩；当电网频率变化率为正值时，在保证发电机转矩不低于最小限值的情况下，随电网频率变化率的增大，减小发电机转矩。4.根据权利要求3所述的双馈风电机组惯量响应控制方法，其特征在于，在所述转子动能惯量响应控制策略中，根据电网频率变化率调节发电机转矩的过程，包括：根据电网频率变化率计算发电机转矩调节量H为第二惯量系数；然后将ΔT叠加到风电机组最大功率跟踪产生的转矩上，再根据叠加后的值与发电机转矩反馈值之间的偏差，调制转子侧变流器，力图减小或消除偏差；其中，ΔT有极值约束，ΔT达到最大限值时不再继续增大，ΔT达到最小限值时不再继续减小。5.根据权利要求3所述的双馈风电机组惯量响应控制方法，其特征在于，在启动所述直流母线惯量响应控制策略后，延时预设时间再启动所述转子动能惯量响应控制策略。6.根据权利要求5所述的双馈风电机组惯量响应控制方法，其特征在于，在延时预设时间再启动所述转子动能惯量响应控制策略的情况下，根据电网频率变化率调节发电机转矩的过程，包括：根据电网频率变化率计...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊杰，蔡安民，焦冲，林伟荣，李力森，蔺雪峰，金强，李媛，张林伟，许扬，杨博宇，郑磊，郑茹心，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：