[发明专利]基于跟踪微分器的风机动态虚拟惯量控制策略及系统

权利要求书

1.一种基于跟踪微分器的风机动态虚拟惯量控制策略，其特征在于，包括：

获取电力系统的频率偏差信号；

根据所述频率偏差信号，通过预设的跟踪微分器进行跟踪滤波，得到第一状态信号和第二状态信号，并将所述第一状态信号和所述第二状态信号用作所述跟踪微分器的反馈输入信号，其中所述第一状态信号为跟踪状态频率偏差，所述第二状态信号为频率变化率；

根据所述第一状态信号和所述第二状态信号，通过预设的虚拟惯量控制器确定控制参考功率信号；

根据所述控制参考功率信号，对风机所在的风电场进行输出功率补偿。

2.根据权利要求1所述的基于跟踪微分器的风机动态虚拟惯量控制策略，其特征在于，所述跟踪微分器的状态空间方程为：

式中，x_TD＝[x₁ x₂]^T，x₁为所述第一状态信号、x₂为所述第二状态信号，u_TD＝fhan(x₁-v,x₂,r,k₀h)，其中，fhan为最速控制综合函数，参考信号v＝-Δf，Δf为所述频率偏差信号，r为速度因子，h为滤波因子，k₀h为跟踪步长；C_TD＝[0 1]，y_TD为输出状态量。

3.根据权利要求1或2所述的基于跟踪微分器的风机动态虚拟惯量控制策略，其特征在于，所述虚拟惯量控制器的数学模型为：

其中ΔP_ref为所述控制参考功率信号，K_ωp0为第一增益系数，K_ωd0为第二增益系数，x₁为所述第一状态信号，x₂为所述第二状态信号，ω_g为所述风机的转子转速，ω_max为所述风机的转子上限转速，ω_min为所述风机的转子下限转速。

4.根据权利要求3所述的基于跟踪微分器的风机动态虚拟惯量控制策略，其特征在于，所述第二增益系数

5.根据权利要求1所述的基于跟踪微分器的风机动态虚拟惯量控制策略，其特征在于，还包括：

根据所述频率偏差信号，通过预设的负荷频率控制器对所述电力系统进行二次调频，其中，所述负荷频率控制器的待观测系统的状态空间方程为：

式中，x(t)表示系统状态向量，u(t)表示待观测系统的输入，h(t)表示待观测系统总扰动的微分，y(t)表示待观测系统的输出，所述待观测系统的状态空间方程中的系数矩阵为：

其中b为预设的常量；

所述负荷频率控制器的扩张状态观测器的方程为：

式中，z(t)为所述扩张状态观测器的状态向量，所述扩张状态观测器的系数矩阵为

所述待观测系统的状态反馈控制律为：u(t)＝-K₀z(t)

其中，ω_c和ω_o分别是所述负荷频率控制器的带宽和所述扩张状态观测器的带宽。

6.一种基于跟踪微分器的风机动态虚拟惯量控制系统，其特征在于，包括：

跟踪微分器，用于获取电力系统的频率偏差信号，以及根据所述频率偏差信号进行跟踪滤波，得到第一状态信号和第二状态信号，并将所述第一状态信号和所述第二状态信号用作自身的反馈输入信号，其中所述第一状态信号为跟踪状态频率偏差，所述第二状态信号为频率变化率；

虚拟惯量控制器，用于根据所述第一状态信号和所述第二状态信号，确定控制参考功率信号，所述控制参考功率信号用于对风机所在的风电场进行输出功率补偿。