[发明专利]一种变速恒频风电机组的控制方法及其控制系统

说明书

本发明提供一种变速恒频风电机组的控制方法及其控制系统，包括：利用附加频率控制环节得到第一有功功率附加参考值，利用附加直流电压控制环节，得到第二有功功率附加参考值；基于第一有功功率附加参考值和第二有功功率附加参考值，计算变速恒频风电机组的有功功率参考值；将功率测量数据、无功功率参考值和有功功率参考值输入控制回路，对变速恒频风电机进行控制。本发明在有功功率参考值计算中附加频率控制环节和直流电压控制环节，分别根据频率偏差值信号和直流电压偏差信号计算附加有功功率参考值，通过实时调整风电机组输出的有功功率，减小直流电网电压波动，提升直流电网电压运行稳定性。

技术领域

本发明涉及风电机组领域，具体涉及一种变速恒频风电机组的控制方法及其控制系统。

背景技术

随着风电的装机容量和并网渗透率不断增加，其机械惯性被隐藏并且不对交流电网提供频率响应的问题日益严峻，而采用直流联网技术后，由于直流电网内部的惯性远小于交流电网的机械惯性，直流电压易受风电功率波动及交流电网故障扰动的影响进而导致失稳。因此，研究变速风电机组的快速有功功率控制技术时，利用其机械储能及原动机调节能力，对所联接的直流电网提供动态支撑，是进一步提高风电渗透率所面临的关键问题之一。

交流系统的有功不平衡体现在频率变化上，而直流系统的有功不平衡则表现为直流电压的波动。当直流系统由于负荷变化或故障造成直流电压波动，如果通过风电机组附加控制环节灵活抑制直流母线的电压波动，则可以有效提升新能源接入直流电网的运行稳定性。

变速恒频风电机组有功控制技术和频率控制技术尚未完备，风电机组附加控制与最大功率跟踪控制间的相互影响尚未得到彻底解决。理论上，风电机组转速调节范围较宽，变流器所具备的快速的电磁功率调节能力，可以使风电机组虚拟出远大于自身固有惯量的虚拟惯量。而通过变桨控制也可以实现降低捕获风电功率的同时提供功率储备，从而调节原动机功率，完成有功调节。

因此，变速风电机组的有功快速调节能力只在现有的控制策略下，被分别隐藏在了变流器电气控制系统和风力机机械控制系统之中，需要合理的控制措施进一步的开发和利用。但与常规发电机组不同，已与电网解耦的变速风电机组其功率输出取决于风能的捕获量，因而最大功率跟踪控制与附加有功控制环节间的相互影响将成为影响风电有功控制效果的关键因素。此外，由于有功调节将分别针对电磁功率和机械功率进行动态调节，而两者的结合将打破机组初始的功率平衡条件，这样可能导致机组动态调节过程失稳，因而在实现各自控制目标的同时，还需确保机组始终具有稳定运行点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种变速恒频风电机组的控制方法其控制系统。

一种变速恒频风电机组的控制方法，其包括：利用附加频率控制环节得到第一有功功率附加参考值，利用附加直流电压控制环节，得到第二有功功率附加参考值；基于第一有功功率附加参考值和第二有功功率附加参考值，计算变速恒频风电机组的有功功率参考值；将功率测量数据、无功功率参考值和有功功率参考值输入控制回路，对变速恒频风电机进行控制。利用附加频率控制环节得到第一有功功率附加参考值，包括：基于系统频率的测量值和参考值，确定频率偏差；将频率偏差除以频率调差系数，得到第一有功功率附加参考值。

频率调差系数的计算公式如下所示：

K_freq＝Δf/ΔP

其中，Δf为风电机组调速系统的频率变化量，ΔP为风电机组有功功率的变化量。

利用附加直流电压控制环节，得到第二有功功率附加参考值，包括：基于直流电压的测量值和参考值，确定直流电压偏差；将直流电压偏差除以直流电压调差系数，得到第二有功功率附加参考值。

直流电压测量值的计算公式如下所示：