[发明专利]一种用于直驱风电机组的类虚拟同步发电机惯性控制系统

权利要求书

1.一种用于直驱风电机组的类虚拟同步发电机惯性控制系统，其特征在于，包括：

直流微电网子系统，用于模拟直驱风电机组在直流微电网中的工作环境；

数据采集子系统，用于采集所述直流微电网系统的系统参数；

惯性控制子系统，用于通过建立所述直驱风电机组的类虚拟同步发电机的虚拟惯性控制模型，实现对直流电压的惯性支撑；

惯性支撑能力评估子系统，用于评估所述直驱风电机组在不同运行条件下的风电机组惯性支撑能力，获取电压下降惯性支撑系数k₁、电压上升惯性支撑系数k₂；

自适应虚拟惯性系数控制子系统，用于根据电压下降惯性支撑系数k₁和电压上升惯性支撑系数k₂，通过获取虚拟惯性系数基准值，生成所述直驱风电机组的自适应虚拟惯性系数。

2.根据权利要求1所述一种用于直驱风电机组的类虚拟同步发电机惯性控制系统，其特征在于：

所述直流微电网子系统由直流母线、直驱风电机组、交直流负载、AC-DC换流器、DC-DC换流器、并网换流器、交流电网、交流测量元件、直流测量元件、滤波器和控制系统组成，其中，所述直驱风电机组、所述交直流负荷通过所述DC-DC换流器或所述AC-DC换流器连入所述直流母线，经由所述并网换流器和所述滤波装置接入交流电网，所述控制系统的输入端分别与所述直流测量元件、所述交流测量元件的输出端连接，所述控制系统的输出端接风电侧变流器的输入端。

3.根据权利要求2所述一种用于直驱风电机组的类虚拟同步发电机惯性控制系统，其特征在于：

所述风电侧变流器由IGBT三相桥电路、直流侧储能电容C、交流侧滤波电感L组成。

4.根据权利要求3所述一种用于直驱风电机组的类虚拟同步发电机惯性控制系统，其特征在于：

所述数据采集子系统包括：

电压传感器，用于获取直流母线电压；

电流传感器，用于获取所述风电侧变流器的桥臂直流侧电流、直流侧输出电流；

数据采集模块，用于获取所述直驱风电机组的当前转速值及并网换流器的下垂系数。

5.根据权利要求4所述一种用于直驱风电机组的类虚拟同步发电机惯性控制系统，其特征在于：

惯性控制子系统包括：

AVSG控制模块，用于通过建立虚拟同步发电机的转子运动方程，根据交流电网和直流电网各变量间具有可类比性，生成直流母线电压AVSG控制方程，其中，所述直流母线电压AVSG控制方程用于通过改变输出电流值，调节发出的电磁功率，实现对直流母线电压的惯性支撑；

转速保护模块，用于保证所述当前转速值高于所述直驱风电机组的最低转速，其中，所述最低转速为0.6pu；

转速恢复模块，用于根据设置的转速恢复函数，将风机转速恢复至MPPT运行状态时的转速值。

6.根据权利要求5所述一种用于直驱风电机组的类虚拟同步发电机惯性控制系统，其特征在于：

所述直流母线电压AVSG控制方程表示为：

其中，i_set为输出电流给定,i_o为直流侧输出电流，u^*_dc为AVSG直流电压参考值，u_dcn为直流电压额定值、C_vir为虚拟惯性时间常数，k_D为电压阻尼系数。

7.根据权利要求6所述一种用于直驱风电机组的类虚拟同步发电机惯性控制系统，其特征在于：

所述转速恢复函数的表达式为：

其中，t_rec为转速恢复控制的启动时刻、T_rec为转速恢复过程的持续时间。