[发明专利]双馈异步风电机组在微电网中的电压频率协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电网控制技术，特别涉及一种基于下垂控制的双馈异步风电机组在微电网中的电压频率协调控制方法。

背景技术

双馈异步(DFIG)风电机组因其具有变速恒频、PQ解耦控制特性，在现有风力发电中受到广泛应用，其中DFIG的虚拟惯量控制受到广泛专家的研究。DFIG通过在风电机组引入频率控制环节，当微电网频率突变时通过释放DFIG转子动能增加有功输出参与调频。同时通过减载控制，使DFIG正常工作时处于次MPPT运行状态，留有一定的功率备用参与频率一次调节。对于DFIG无功电压控制，由于风速通常分布于中低风速区间，DFIG风电机组有功输出低于额定功率，其定子侧具有较大的无功发生能力，现有利用DFIG转子侧换流器与网侧换流器的无功补偿能力参与系统调压的控制方法。其中风电场较多采用的为恒电压控制模式，而对于微电网内的风电机组则采用Q-V下垂控制较为广泛，两者能响应监测点电压变化，通过相应的改变风电机组的无功功率输出来实现对微电网电压的支撑。

现有技术的缺点：

1、没有考虑变风速下DFIG风电机组有功输出变化导致的微电网电压波动问题。

由于实际微电网大多为中低压电压等级，因此整个网络的线路阻抗比接近于1，或者整个网络呈现为阻性，因此DFIG风电机组的有功变化将导致微电网电压的较大波动，特别时在微电网孤岛运行下更应受到重视。现有的DFIG控制着重于虚拟惯量控制，忽略了其自身无功输出对微电网电压支撑的能力，通过简单配置无功补偿设备或者储能设备进行电压的稳定，这即不能发挥DFIG风电机组在微电网中的电压调节能力，同时大幅增加了微电网建设与运行的成本，更限制了风电机组的接入容量。现有的DFIG风电机组采用V-Q下垂控制是应用广泛的分布式电源控制方式，能够通过预先设定的下垂系数来进行各个分布式电源之间的无功输出分配，构成微电网的对等控制，增强微电网的电压稳定与经济效益。但是V-Q下垂控制的固有的有差调节缺点，造成了采用V-Q下垂控制的DFIG风电机组，对其有功输出变化导致的微电网电压波动抑制效果差。

2、没有考虑采用恒电压控制的风电机组与其他微电网内的分布式电源无功配合问题。

为了抑制风电机组带来的电压波动问题，目前DFIG风电机组也有采用恒电压控制，但这类控制方法更适用用于风电场，而对于微电网这样网络结构多变，内部电源投入切出频繁，若采用恒电压控制，使得风电机组无法与其他分布式电源进功率分配，构成微电网的对等控制，若风电机组因故障脱网，将导致微电网的电压崩溃。

3、没有考虑采用V-Q下垂控制导致的微电网电压越限的问题。

DFIG风电机组采用V-Q下垂控制时，其无功输出将根据下垂系数相应调节，这样由于设定系数的过小(或者过大)可能造成微电网电压的越限问题，劣化微电网的电压稳定。

发明内容

本发明是针对微电网中双馈异步风电机组控制存在的问题，提出了一种双馈异步风电机组在微电网中的电压频率协调控制方法，克服现有双馈异步风电机组仅有的频率控制方法忽略了其自身的无功输出对微电网的电压支撑能力，同时没有考虑风电机组的有功输出变化导致的微电网电压波动的问题，同时为了使得风电机能够与其他微电网内分布式电源配合，充分发挥其电压频率支撑能力，使得微电网能够在频率电压稳定性上进一步的提高，通过在现有转子换流器控制中加入改进后的电压控制，通过附加的DFD(电压逻辑综合判别)模块，提高了双馈风力发电机组在微电网中提供电压频率支撑的能力。

本发明的技术方案为：一种双馈异步风电机组在微电网中的电压频率协调控制方法，其中双馈异步风电机组有功频率控制方法为：系统发生频率变化时，对测量的系统频率f_meas与设定的基准值f_n进行比较做差获得Δf，Δf与f_meas信号分别通过频率控制中的虚拟惯量控制与f-P下垂控制进而获得有功补偿量ΔP，并和前一时间点的减载有功输入参考值P′_opt求和获得此时的有功参考值P_ref，将系统频率稳定在新的稳定点；

其中双馈异步风电机组电压控制方法为：

1)当系统正常运行时，电压控制能够根据监测点的实时电压信号，调节DFIG风电机组的无功功率输出，抑制DFIG风电机组因有功输出变化导致的电压持续波动；

2)当系统发生负荷突变时，电压频率控制以V-Q下垂控制与系统内其他分布式电源进行无功分配，共同参与系统的电压支撑；