[发明专利]提升高渗透率风电接入电网暂态稳定性有功功率控制策略

权利要求书

1.一种提升高渗透率风电接入电网暂态稳定性的有功功率控制策略，其特征在于，包括三个方面：1)基于双馈式风电机组矢量控制，设计了考虑风速变化、频率误差、频率变化率的风电机组一次调频附加控制器，提出了电网扰动下风电机组参与一次调频的支撑能力指标，该指标包括一次调频幅值和持续时间；2)根据风电场内各个机组不同的运行特性及其对一次调频的支撑能力，计算各机组的特征矩阵，运用模糊聚类分析方法对机组进行分类，并根据遗传寻优算法对分类机组进行机组组合，提出了风电场内各机组间的有功功率优化分配策略；3)提出风电功率优化预测算法，比较预测出力与计划出力，在风电场出力受限时，考虑风电机组一次调频支撑能力对有功功率进行优化分配，在风电场出力不受限时，风电机组采用增加一次调频附加控制的最大功率跟踪控制策略。

2.根据权利要求1所述的一种提升高渗透率风电接入电网暂态稳定性的有功功率控制策略，其特征在于提出的电网扰动下风电机组参与一次调频的支撑能力指标，是根据双馈式风力发电系统的特性，在旋转(dq)坐标系下建立数学模型，电机的定子侧电压及转子侧的电压与转速关系的方程为下式所示：

udsuqsudruqr=-Rs-LspwsLsLmpwsLm-wsLs-Rs-LspwsLmLmp-Lmp(ws-wr)LmRr+Lrp-(ws-wr)Lr(ws-wr)Lm-Lmp(ws-wr)LrRr+Lrpidsiqsidriqr]]>

式中：u_dr、u_qr——分别为电机转子侧的电压在dq坐标系的分量；

u_ds、u_qs——分别为电机定子侧的电压在dq坐标系的分量；

i_dr、i_qr——分别为电机转子侧的电流在dq坐标系的分量；

i_ds、i_qs——分别为电机定子侧的电流在dq坐标系的分量；

R_r——转子绕组的等效电阻(Ω)；w_r——转子电角速度(rad)；

L_r——转子绕组的等效感抗(H)；w_s——定子电角速度(rad)；

R_s——定子绕组的等效电阻(Ω)；L_s——转子绕组的等效感抗(H)；

L_m——转子绕组和定子绕组之间的等效互感(H)；

p——微分算子；

双馈式发电机在dq坐标系下的定子和转子侧功率方程表达式如下式所示：

Ps=udsids+uqsiqsQs=-udsiqs+uqsids]]>

式中P_s、Q_s——分别为发电机定子侧功率的直轴(d轴)和交轴(q轴)分量；

Pr=udridr+uqriqrQr=-udriqr+uqridr]]>

式中P_r、Q_r——分别为发电机转子侧功率的d轴和q轴分量；

在不考虑发电机铜耗的前提下，转子侧与定子侧的有功功率之间可以通过如下表达式：

P_r＝sP_s

式中：s为转差率，s＝(w_s-w_r)/w_s

因此双馈式异步发电机传输到电网全部功率为:

P＝P_r+P_s＝sP_s+P_s。