[发明专利]一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风电机群运行控制领域，特别是涉及一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法。

背景技术

近年来，由于风电存在间歇性、随机性以及波动性等特征，大规模风电并网仍然存在不小的挑战。分布式风力发电可以在电网停电发生时恢复孤岛供电，已成为集中供电方式不可缺少的重要补充。为了更好的实现风电机群分布式发电，首先必须研究风电机群在孤岛运行下具备自启动的能力。

如今，双馈异步风电机组(Doubly-Fed Induction Generator，DFIG)已成为风电场选用的主流机型，由于该风机采用定转子柔性连接的方式，不具备自启动能力。在DFIG的变流器直流电容侧加装储能装置，由储能装置提供直流电压，进而实现风电机组的自启动过程。在风电机群的启动过程中，大规模配备储能系统成本投资较大，并不能满足电网的经济性要求，这就需要少数配备储能系统的风电机组率先实现自启动，进而在FACTS设备的协助下启动剩余风电机组。

传统STATCOM由直流侧电容和电压型逆变器组成，为保证输出电压的幅值，稳态时需要从电网吸收一定的有功功率补偿自身损耗以维持直流测电压，所以不具备有功调节能力，不能向电网注入有功功率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能实现自启动的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法。

技术方案：本发明所述的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，包括以下步骤：

S1：处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基于反馈线性控制算法的自启动控制器；

S2：自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATCOM/BESS；

S3：配备有储能系统的DFIG和STATCOM启动之后，并入未配备有储能系统的DFIG，协调模糊PID控制器启动，模糊PID控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的未配备有储能系统的DFIG电压以及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATCOM与配备有储能系统的DFIG的PID控制器参数，协调控制配备有储能系统的DFIG与STATCOM的有功无功输出。

进一步，所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，自激启动阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为：将网侧变流器的控制信号闭锁，同时将网侧变流器的并网开关brk_grid断开，将储能系统的开关brk_bat闭合，使储能系统为直流电平充电，检测直流电容电压，若直流电容电压达到电容电压额定值，则启动DFIG。

进一步，所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，带载运行阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为：检测机端电压，若机端电压大于机端电压额定值，则闭合网侧变流器的并网开关brk_grid，同时解锁网侧变流器的SVPWM控制信号，网侧变流器开始工作，保证直流侧电容电压稳定以及为网侧电压提供无功支撑；检测直流电容电压偏差值，若直流电容电压偏差值小于ε_{dc_max}，则认定直流电压恒定，并断开开关brk_bat，储能系统退出工作。

进一步，所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，频率调整阶段通过频率控制器对风机的有功输出进行调整，频率控制器的结构为：频率控制器包括转速控制器和附加频率控制器，其中转速控制器将转子转速ω_r输入至ω_r-P曲线中产生有功功率参考值ω_r-P曲线功能由风电机组的功率转速特性决定；附加频率控制器的设计如式(1)所示：

式(1)中，f_s、f_ref分别为风电机组的输出频率以及输出频率参考值，k_fp1和k_fp2为附加频率控制器的比例系数，k_fi1和k_fi2为附加频率控制器的积分系数；

最终，风机自启动频率控制器给出转子侧变流器的有功功率参考值为P^*：

式(2)中，为转速控制器所给出的有功功率参考值。

进一步，所述步骤S1中的反馈线性控制算法的设计步骤如下：

S1.1：建立DFIG的转子侧变流器的线性化差分模型，如式(3)所示：