[发明专利]一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法

权利要求书

1.一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

1)风电机组变流器检测电网频率，并将频率信号上传至风电机组主控制系统；

2)风电机组主控制系统根据电网频率及惯量响应控制死区，判断风电机组是否进入惯量响应控制模式；

3)若风电机组进入惯量响应控制模式，风电机组利用转子中储存的动能进行功率支撑，提高机组输出的有功功率，大型风电机组通过释放风电机组叶轮和发电机储存的旋转动能，模拟惯性响应效果；在惯量响应期间风速恒定，机组捕获的能量保持恒定，那么导致了风电机组转速下降；

4)判断电网频率恢复至死区范围内或风电机组判断自身已处于惯量支撑的临界能力时，大型风电机组开始转速恢复，并采用恒转速恢复控制方法；

5)判断机组恢复至输出功率处于变速变桨控制运行的理论功率的90％～110％范围内时，机组进入加速度平滑连续的切换控制方式。

2.如权利要求1所述的一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法，其特征在于：所述步骤4)中，风电机组同时监测电网频率和发电机转速，当任意一个条件触发门限时，机组进入恒转速平稳恢复模式，进入步骤5)。

3.如权利要求2所述的一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法，其特征在于：设置电网频率监测触发门限如下：机组惯量响应频率触发死区为Δf，即当机组惯量响应过程中电网频率恢复至50-Δf Hz时，机组进入转速平稳恢复模式；

设置发电机转速触发门限如下：发电机组最低转速为ω_min，机组转速预警门限为Δω，当风电机组转速低于ω_min+Δω时，机组进入转速平稳恢复模式；

在转速恢复期间，采用恒转速恢复的控制模式，比例-积分的控制算法计算期望加速度为：

a_{i_exp}＝k_p(v_ref-v)+k_i∫(v_ref-v)dt

其中：a_{i_exp}为惯量响应期望加速度，k_p为比例系数，k_i为积分系数，v_ref为机组控制目标转速，v为机组运行实际转速。

4.如权利要求1～3之一所述的一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，

变速变桨控制运行，采用的控制算法计算期望的加速度为：

a_{v_exp}＝k_p(v_ref-v)

其中：a_{v_exp}为变速变桨控制期望加速度，k_p为比例系数，v_ref为机组控制目标转速，v为机组运行实际转速；

对切换过程中的控制量进行连续处理，在过渡过程中，利用加权平均算法对控制器的输出量即期望加速度进行连续性处理，公式如下：

a_exp＝k₁a_{i_exp}+k₂a_{v_exp}

其中：a_exp为过渡区域内控制器的控制量，a_{i_exp}为惯量响应期望加速度，a_{v_exp}为变速变桨控制期望加速度，k₁和k₂为权重系数，k₁≥0，k₂≤1，并且k₁+k₂＝1。

5.如权利要求4所述的一种保证大型风电机组惯量响应控制稳定的转速控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，k₁和k₂的选择规则如下：

机组当前所处状态越靠近某种控制模式，该模式所对应的权重系数就越大，当机组恒速恢复模式与变速发电控制模式切换时，k₁和k₂的值如下：

k₁、k₂＝0.5±Δv_i/(2δ_v)

其中，Δv_i为机组运行状态在过渡区域内对应的纵坐标轴值，δ_v为过渡区域边界线的偏移量。