[发明专利]电压源型双馈风力发电机组的一次调频协调优化方法

权利要求书

1.一种电压源型双馈风力发电机组的一次调频协调优化方法，其特征是按照以下步骤进行：

步骤1、风速模式的判定：

步骤1.1设定双馈风力发电机组的切入风速为V_in，令低风速与中风速的界限记为V_ω1、中风速与高风速的界限记为V_ω2；

步骤1.2、根据双馈风力发电机组的转速上限ω_max和减载水平d％对界限V_ω1进行逆向推导：

步骤1.2.1、根据最大功率跟踪曲线，得到双馈风力发电机组减载前的MPPT功率P₀对应的转速ω₀，并计算双馈风力发电机组超速后的转子转速达到转速上限ω_max时对应的风机输出功率P₁＝(1-d％)P₀；

步骤1.2.2、根据风力机捕获机械功率方程计算减载水平d％下的界限V_ω1，并作为极限风速；

步骤1.3、由转速上限ω_max、风力机叶片半径R、最佳叶尖速比λ_N，计算中风速与高风速的界限V_w2＝ω_maxR/λ_N；

步骤1.4、根据所述低风速与中风速的界限V_ω1、中风速与高风速的界限V_ω2对双馈风力发电机组的切入风速V_in进行模式判定，得到判断结果为低风速或中风速或高风速；

步骤2、根据判断结果求取对应风速模式下一次调频的参考转速ω_ref和桨距角β_ref：

若为低风速，则一次调频结束后双馈风力发电机组的输出功率为P_C，减载系数为d_ref％，结合调频前减载水平d％和MPPT最大输出功率P_A，计算得到当前减载水平d％对应转速ω_c，从而取参考转速ω_ref∈(ω_c,ω_max)；

若为中风速，则增设桨距角控制，使得超速控制下从临界减载水平d′％能达到减载水平d％，其中，d％＞d′％；且超速控制在临界减载水平d′％时对应的参考转速ω_ref为最大转速ω_max，从而由风能利用系数C_P和减载率水平d％，计算出桨距角β_ref；

若为高风速，则减载调频的参考转速ω_ref＝ω_max，并根据风能利用系数C_P和风力机捕获机械功率方程计算得到不同高风速和减载水平d％所对应的桨距角β_ref的参考范围；

步骤3、根据不同风速模式下得到的转速参考值ω_ref和桨距角β_ref，设计协调控制器；

步骤3.1、低风速下，令双馈风力发电机组的转速ω＝ω_mppt^*-K_ω(Δf)²、桨距角β＝0；

中风速下，令双馈风力发电机组的转速ω＝ω_max-K_ω(Δf)²、桨距角β＝β_ref-K_β(Δf)；

高风速下，令双馈风力发电机组的转速ω＝ω_max、桨距角β＝β_ref-K_β(Δf)；其中，K_ω和K_β为所述协调控制器中转速和桨距角的控制参数；Δf为频率偏差；ω_mppt^*为MPPT所对应的转速；

步骤3.2、根据双馈风力发电机组的转速ω，经过比例-积分调节器和限幅器得到功率指令P_ref；

步骤3.3、将所述功率指令P_ref输入到VSG控制结构中的有功-频率控制环节中，用于调节输出的有功功率；

步骤3.4、根据β＝β_ref-K_β(Δf)，通过改变桨距角机构来调整桨距角β，从而改变有功功率的调频出力。