[发明专利]一种基于等可调容量比例的风电场调频控制策略

权利要求书

1.一种基于等可调容量比例的风电场调频控制策略，其特征是，它包括以下步骤：

1)双馈风机场站建模：

双馈风电机组并入电网结构由：风力机、双馈感应电机、四象限变流器及线路负荷参数构成；

①风力机是双馈感应电机的原动机，当风速为V_w时，风力机捕获风功率P_m如下所示：

式中：ρ为空气密度；R为风力机叶片半径；Cp为风能利用系数，与叶尖速比λ和桨距角β有关；

②建立双馈感应电机数学模型：

规定定子电压，电流方向为发电机惯例；转子电压、电流方向为电动机惯例，以定子合成磁场矢量方向为d轴，建立dq两相同步旋转坐标系：ψ_sd＝0,ψ_sq＝-ψ_s，U_sd＝U_s,U_sq＝0；双馈感应电机数学模型包含4个电压方程，即4阶数学模型；4个磁链方程，即4个代数方程；1个转子运动方程，即1阶数学模型，共计9个方程，为5阶数学模型；

在dq坐标系下，双馈感应电机定、转子电压方程为：

定、转子磁链方程：

式中：R_s与R_r分别为定、转子绕组电阻；U_sx、U_rx，i_sx、i_rx，ψ_sx、ψ_rx(x＝d,q)分别为dq坐标系下定、转子绕组电压、电流和磁链；ω₁为同步角速度，ω_s为转差角速度.L_m为dq坐标系下的定、转子同轴等效绕组之间的互感，L_r为定子等效两相绕组之间的互感，L_s为定子等效两相绕组之间的互感；

转子运动方程为：

其中，u_sdq、u_rdq和T_m为已知量，ψ_sdq、ψ_rdq、i_sdq、i_rdq均为未知量；状态量为[ψ_sd,ψ_rd,ψ_rq,ψ_rq,ω_r]；控制量为[i_sd,i_sq,i_rd,i_rq]；当状态量初始值已知时，则给定一组控制量，即求解出一组状态量；

③四象限变流器建模：

转子侧、网侧变流器采用dq解耦控制；

2)调节建立协调控制层，定义风电场内各个机组可调容量比例为：

式中：P_imax为第i台风电机组最大出力；P_imin为第i台风电机组最小出力；P_i0为第i台机组扰动前输出功率；

3)在等可调容量比例模式下，各风电机组具有相同的可调容量比例，且其合理的范围是：

0≤k_i≤1                                    (6)

4)根据等可调容量比例模式，在风电场中，设定共有n个独立的风电机组，则各机组之间可调容量比例满足如下关系：

每台风电机组最小出力均为0，则式可以写为：

5)风电场在扰动之前，总有功出力是风电机组的有功出力是P_i0，各风电机组最大有功出力之和是即计算出总有功功率可用调节量；

6)计算出总有功功率可用调节量后，令风电机组承担的功率变化量为ΔP_i0，即是协调控制层下发给风电机组的功率调节指令，则风电场承担的总功率变化量为则可得到如下约束：

式(9)可以表示为：

由式(10)可求解出：

7)依次求出该风电场中的其他机组所承担的功率变化量与的关系：

同理，得到风电场内第i台机组接收到的功率调节指令为：

8)按照上述公式(5)-公式(13)及其描述的功率分配原则构建功率分配算法，即建立了一种基于等可调容量比例的风电场调频控制策略。