[发明专利]一种永磁直驱风电机组的功率控制方法

说明书

本发明涉及一种永磁直驱风电机组的功率控制方法，其包括以下步骤：步骤1、电网电压和频率检测；步骤2、电网频率判断，当电网频率低于设定的低频值或高于设定的高频值时，则进入步骤3，否则进入转矩控制模式；步骤3、进行虚拟同步机调频控制；根据发电机的实时转速值，得出下一步转速控制功率P1；步骤4、计算风电机组第二个控制周期设定输出功率P，P＝P1+△P1+△P2；步骤5、计算T＝P*9550/n,得出最终的控制转矩。本发明用了检测相邻两个控制周期开始时电压和转速变化率的方法，用实际的功率变化率作为参考去控制下一周期的功率值，同时在功率算法中引入了系统控制延迟的功率补偿，具备较好的快速跟随变化特性，从而达到电力系统的电网调频和电压的要求。

技术领域

本发明涉及风力发电机领域，尤其涉及一种永磁直驱风电机组的功率控制方法。

背景技术

至2015年底，我国风、光、生物质发电量占全部发电量的5％，风电装机量达到1.29亿千瓦。未来电能将借助特高压网络实现远距离、大容量输送，对电力系统稳定性的要求日益提高。为了缓解三北地区的风电消纳问题，国家计划修建多条特高压直流输电通道，在缺乏配套常规电源支撑的情况下，特高压直流输送低抗扰性、不主动支撑电网的风电，会给以特高压为骨架电网的电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战，同时也制约了特高压的输送能力。

高压直流闭锁可能造成送端有功过剩，电网频率存在升高风险，可能造成受端有功缺额，电网频率存在降低风险，电力系统的瞬时能量平衡难度增大，导致系统调频备用容量增大，挤占新能源消纳空间。

目前国内原有风电并网运行特性无法满足新形势下特高压跨区输电的要求，所以，需要打造具备主动支撑能力的电网友好型风电场，提升风电机组并网性能，使其主动参与电力系统的瞬时能量平衡。风电机组要参与实时电力系统功率平衡控制，一方面需要在短时电网故障保持连续运行不脱网，避免故障扩大化，另一方面需要主动参与电网调频与调压，为电力系统频率与电压稳定做出贡献。

目前现有的直驱风电机组功率控制，基于变流器通过检测发电机的电压和转速，通过不同风电机组的转速和功率输出特性曲线，直接控制直驱发电机的输出功率，并通过电机侧全功率变流器，直流电容和电网侧全功率变流器的能量传输变换，将功率输送到电网。虽然，风电机组也通过电网电压和频率检测电路检测了电网频率值，但是并不参与风机的功率控制。此控制方法仅针对风电机组的实时风力对输出功率进行控制，而并入电网后，由于电网实时用电负荷的变化，会导致电网频率和电压产生波动，缺乏功率控制闭环。

由于目前常规的功率控制只是针对风电机组单机而言，而电网调频的要求需要风电机组能够根据电网的实时频率，不断改变输出功率的大小，所以，目前的控制方式无法达到电力系统的电网调频和电压的技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能可靠的满足电网需求的永磁直驱风电机组的功率控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种永磁直驱风电机组的功率控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、电网电压和频率检测，发电机电压和转速检测电路对发电机电压和转速进行实时检测并将数据传送给变流器控制器，同时电网电压和频率检测电路对电网的电压和频率进行实时检测并将数据传送给变流器控制器；

步骤2、电网频率判断，变流器控制器对电网频率进行判断，当电网频率低于设定的低频值或高于设定的高频值时，则进入步骤3，否则进入转矩控制模式；