[发明专利]双馈变速风电机组的附加频率控制器参数整定方法

权利要求书

1.一种双馈变速风电机组的附加频率控制器参数整定方法，其特征是，它的过程为：

1)采集电网数据，求出电网的总的常规发电机装机容量、转动惯量、一次调频能力以及负荷总量特征参数，将系统简化成两机系统；

2)以突增负荷的形式为系统设置功率扰动，扰动量为系统负荷总量的5％，通过大量的仿真计算，求出切入和切出风速之间不同风速对应的附加频率控制器增益最优值即风机切入风速和切出风速之间所有整数风速值，由此形成控制器增益选择的备选参数库；

3)对步骤2)中已求出切入和切出风速间各整数风速对应的控制器增益，实际中风速不一定为整数，因此对测得的风速采取向下取整的方式，然后从备选参数库中查找对应的控制器增益对控制器进行设置。

2.如权利要求1所述的双馈变速风电机组的附加频率控制器参数整定方法，其特征是，所述步骤2)中仿真过程为：

P_m通过式(1)到式(4)求出：

Pm=ρ2Arv3Cp---(1)]]>

Cp(t)=0.22(116λi-0.4θ(t)-5)exp(-1.25λi)---(2)]]>

λi=11λ+0.08θ(t)-0.035θ(t)3+1---(3)]]>

λ＝ω(t)R/v    (4)

式中：P_m为风机输入功率，ρ为风能密度，Ar为风机叶片扫风面积，v为风速，C_p为风功率利用系数，λ为叶尖速比，θ(t)为浆矩角，R为风机转动半径；

系统频率变化过程微分方程为：

TJdΔfdt=Δp+ΔPG+ΔPW+ΔPm-ΔPL---(5)]]>

TGdΔPGdt+ΔPG=-KGΔf---(6)]]>

TWdΔPWdt+ΔPW=-1RΔf---(7)]]>

ΔP_L＝K_LΔf    (8)

风机转子转速变化过程可用式(9)表示

ω1=ω02-∫t0tΔPrefdtHW---(9)]]>

式中：ω₁为风机转子当前转速，ω₀为参与系统调频前的转速，H_W为风机转子转动惯量，t₀为风机参与系统调频初始时刻，t为当前时刻；Δp为系统功率扰动量，ΔP_G为常规发电机一次调频所增发的功率，ΔP_L为系统系统频率变化过程中负荷功率的变化量，K_L为负荷的单位调节功率，T_J为系统惯性时间常数，T_G为常规发电机组一次调频时间常数，K_G为常规发电机的频率调节效应系数，T_W为风电机组功率控制相应时间常数，该值较小为毫秒级，1/R为风机添加附加一次调频控制环节后风机等效一次调频系数，ΔP_m为风机因转速和浆矩角变化所引起的风机输入功率减少量，ΔP_W为风电机组实际增发的功率，ΔP_ref为风机附加一次调频控制器所输出的功率信号，ΔP_m+ΔP_W＝ΔP_ref。

3.如权利要求2所述的双馈变速风电机组的附加频率控制器参数整定方法，其特征是，在风速确定情况下，综合式(1)到式(9)采用改进欧拉法进行迭代求解可得出5％功率扰动下风机参与系统调频时系统的频率变化曲线，相应的可得系统频率最低点f(0)，但此时的R不一定为最优值，需要对R进行修正，修正过程如下，分别求R＝R0-ΔR和R＝R0+ΔR(ΔR取0.1)时的系统频率最低点f(-1)和f(1)，根据f(0)、f(-1)和f(1)的大小关系，修正过程可分为：

(1)如果f(0)＞＝f(-1)且f(0)＞＝f(1)，则R0即为此风速下的最优R值；

(2)如果f(0)＝＜f(-1)，则分别求R＝R0-nΔR时的系统频率最低点f(-n)，增大n，直到f(-(n-1))＜f(-n)且f(-n-1)＜f(-n)为止，对应的R值即为此风速下的最优R值；n＝1，2，3……；

(3)如果f(0)＝＜f(1)，则分别求R＝R0+nΔR(n＝1，2，3……)时的系统频率最低点f(n)，增大n，直到f(n-1)＜f(n)且f(n+1)＜f(n)为止，对应的R值即为此风速下的最优R值；n＝1，2，3……。