[发明专利]一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法

权利要求书

1.一种风电补偿水轮机水锤效应的协同控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：判断电网频率变化量是否大于给定值，所述给定值为一次调频死区值；若是，则执行步骤S2；

步骤S2：风机响应电网频率的变化，基于虚拟惯性控制环节，得到第一补偿功率参考值P_f；

步骤S3：判断水轮机导叶开度是否变化，如是，则执行步骤S4；

步骤S4：风机响应水轮机导叶开度的变化，基于新附加控制环节，得到第二补偿功率参考值P_μ；

步骤S5：根据所述第一补偿功率参考值P_f和所述第二补偿功率参考值P_μ，获取风机补偿功率参考值总量P_Te-ref；

其中，所述新附加控制环节包括第一附加控制回路和第二附加控制回路；当水轮机导叶动作时，所述第一附加控制回路以水轮机导叶开度的变化值Δμ作为输入量，采用比例控制环节来来改变风机输出的电磁功率，则所述第一附加控制回路的输出功率P_μ1如下式所示：

P_μ1＝K_pμΔμ

所述第二附加控制回路以作为输入量，经滤波器的滤波和比例控制环节后，所述第二附加控制回路的输出功率P_μ2如下式所示：

式中，K_pμ为所述第一附加控制回路的比例系数；K_dμ为所述第二附加控制回路中比例控制环节的比例系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，按照下式获取风机补偿功率参考值总量P_Te-ref：

P_Te-ref＝P_f+P_μ+P_wmax

式中：P_wmax为风机获取的风能最大值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述虚拟惯性控制环节包括第一控制回路，所述第一控制回路以实际频率和标准频率的偏差Δf作为输入量，采用比例控制环节来改变风机输出的电磁功率，则所述第一控制回路的输出功率P_f1如下式所示：

P_f1＝-K_pfΔf

式中：K_pf为所述第一控制回路的比例系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述虚拟惯性控制环节还包括第二控制回路，所述第二控制回路以作为输入量，经高通滤波后，采用比例控制环节实现惯性控制，则所述第二控制回路的输出功率P_f2如下式所示：

式中：K_df为增加的等效惯性值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用下式计算得到所述第一补偿功率参考值P_f：

式中：P_f1为所述第一控制回路的输出功率；P_f2为所述第二控制回路的输出功率；Δf为实际频率和标准频率的偏差；K_pf为比例系数；K_df为增加的等效惯性值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下式计算得到所述第二补偿功率参考值P_μ：

式中：P_μ1为所述第一附加控制回路的输出功率：P_μ2为所述第二附加控制回路的输出功率；K_pμ为所述第一附加控制回路的比例系数；K_dμ为所述第二附加控制回路中比例控制环节的比例系数。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用下式得到所述风机获取的风能最大值P_wmax：

式中：k_max为使风机获取风能到达最大值的系数；ω_w为风机角速度；

k_max＝0.5ρπR⁵C_pmax/λ_opt³

式中：ρ＝1.225kg/m³；R为风能的半径；C_pmax为风机功率系数C_p的最大值；λ_opt为C_p达到最大值C_pmax时对应的风机叶尖速比。