[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

说明书

本发明公开了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，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，用于采集直流微电网系统的系统参数；惯性控制子系统，用于通过构建虚拟惯性控制模型，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、电压上升惯性支撑系数；自适应虚拟惯性系数控制子系统，用于通过获取虚拟惯性系数基准值，生成直驱风电机组的自适应虚拟惯性系数；本发明通过自适应虚拟惯性系数控制，使得不同运行工况下的风电机组能为系统提供合适的惯性支撑，增强了系统稳定性。

技术领域

本发明涉及供电控制技术领域，尤其涉及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。

背景技术

作为拓展分布式发电技术的有效途径，直流微网在提高能源利用率、灵活控制等方面具有明显优势，引起了广泛研究。但由于电力电子变流器的隔离作用，直流微网呈现出“低惯量”特性，使得电网对负荷频繁投切、新能源输出功率突变极为敏感，对系统的稳定运行造成了严重影响。

风电机组通过变流器并入直流微网，运行在最大功率跟踪(Maximum Power PointTracking，MPPT)模式下，无法为系统提供惯性支持。事实上，风电机组转速变化范围较宽，转子中存储着大量动能。在动态过程中，通过改变风机侧变流器的控制策略，使发电机转子释放或储存动能，为直流电压提供惯性支撑，有利于提高直流电压的动态稳定性。

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)技术是指在变流器中引入同步机的机电暂态方程，从而模拟同步机的惯性、阻尼特性，在交流微网中应用较为成熟。在直流微网的现有技术中，包括有类虚拟同步发电机(analogous virtualsynchronous generator，AVSG)的虚拟惯性控制策略，例如在中国电机工程学报,记载的一种直流微网双向并网变换器虚拟惯性控制策略，在电力系统自动化记载有基于虚拟同步发电机的直流微网DC-DC变换器控制策略，但将该策略应用于直流微网中风机侧变流器的研究较少，且目前相关研究缺乏对不同运行工况的风电机组惯性支撑能力的评估；而其他的控制策略中，也存在各种各样的问题，例如电力系统自动化记载的变速风电机组调频特性分析及风电场时序协同控制策略中，根据不同风速对风电机组进行排序，量化其调频能力，但该控制策略复杂。以及在电网技术记载的考虑调频能力的风电场虚拟惯量多机协同控制策略，虽然避免了复杂的时序安排，但未考虑全风速下的惯性支撑能力。

因此，对于直流微网的“低惯量”问题，急需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，对不同运行工况下的风电机组，评估惯性支撑能力，具有一定的实用价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供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，通过改变风机侧变流器的控制策略，使风电机组能够响应系统变化，为直流电压提供惯性支撑。

为了实现上述技术目的，本发明提供了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，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，生成直驱风电机组的自适应虚拟惯性系数。