[发明专利]虚拟同步风电场附加阻尼抑制电网低频振荡的方法和系统

说明书

本申请提供一种虚拟同步风电场附加阻尼抑制电网低频振荡的方法和系统，首先，采用虚拟同步机技术挖掘双馈风机转子被隐藏的惯性和阻尼，同时设计附加阻尼控制器，为系统提供阻尼。其次，在设计附加阻尼控制器时，为了使双馈风机在振荡的正半周期和负半周期都能提供出力，在最大功率追踪(MPPT)区域通过超速控制使双馈风机减载运行，在转速恒定区通过桨距角控制使双馈风机减载运行；同时设计风速自适应装置，增加控制器适应风速变化的能力；减少双馈风力发电机组本身对系统阻尼的削弱作用，对双馈风力发电机组的转子超速控制，使其偏离最大功率追踪曲线，留有一定的有功备用。

技术领域

本申请涉及风力发电与电力系统控制领域，尤其涉及一种虚拟同步风电场附加阻尼抑制电网低频振荡的方法和系统。

背景技术

随着新能源发电在各地区电网中所占的比例越来越高，新能源并网带来的系统稳定性问题也越来越受到重视，包括低频振荡现象。

对于低频振荡现象，利用负阻尼机理，强迫振荡机理和分岔理论等进行抑制。根据负阻尼机理，对于同步发电机普遍采用的高放大倍数和快速励磁使转子转速对应的特征根实部由负变正，振荡发生时，振荡电流会流过发电机的转子和定子回路直接与电网相连，振荡电流会引起阻尼回路和励磁回路电流发生振荡，由于两个回路存在电阻使得同步发电机能阻尼系统振荡并产生一个与转速偏差同相位的阻尼转矩。目前，主要的风力发电机组是双馈风力发电机组，抑制系统低频振荡，主要集中在传统的矢量控制上。

然而，通过电力电子装置并网，由于变流器的特性，使得双馈风电机组的转子的转速与系统频率完全解耦，双馈风力发电机组具有一定的惯性和阻尼，通过解耦控制将风力机的惯性和阻尼“隐藏”。当电网发生功率振荡时，双馈风电机组输出的有功和无功功率不能随系统功率变化而变化，双馈风电机组缺乏对系统功率振荡的阻尼能力。

发明内容

本申请提供了一种虚拟同步风电场附加阻尼抑制电网低频振荡的方法和系统，以解决现有技术中双馈风力发电机组输出功率无法响应系统功率变化，对抑制低频振荡现象没有贡献技术问题。

为了达到上述目的，本申请实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供一种虚拟同步风电场附加阻尼抑制电网低频振荡的方法，所述方法包括：

通过虚拟同步控制获取双馈风力发电机组转子被隐藏的惯性、阻尼；

提供附加阻尼；

测量实时的当前风速；

当所述当前风速大于切入风速，且小于额定风速之间时，对双馈风力发电机组进行减载控制，并对风机进行风速自适应控制；

根据所述对双馈风力发电机组进行减载控制输出有功功率，判定所述有功功率是否振荡；

当所述有功功率振荡时，虚拟同步风电场附加阻尼控制。

进一步地，当所述当前风速大于额定风速时，通过桨距角控制预留备用功率。

进一步地，所述对双馈风力发电机组进行减载控制包括超速减载控制和桨距角控制；

在MPPT区域对最大功率追踪曲线进行拟合，得到转子最佳转速参考值ω_ref1和风机输出机械功率P_m之间的关系为：

在超速减载控制下，转速参考值ω_ref和风机输出机械功率P_m之间的关系为：

在转速恒定区，通过桨距角控制减载，初始桨距角采用以下方法确定：