[发明专利]一种直驱风机虚拟同步发电系统

说明书

本发明提供一种直驱风机虚拟同步发电系统，包括：系统由新能源并网系统和变流器控制单元组成，变流器控制单元机侧变流器控制单元、网侧变流器控制单元和直流储能变换器控制单元。本发明通过机侧变流器控制单元、直流储能变换器控制单元调节直流母线电压，通过网侧变流器控制单元实现最大风能跟踪，网侧变流器控制单元对外展示的虚拟惯性由风轮惯性、中间直流环节惯性、直流储能惯性组成，在实现最大功率点跟踪的同时能够辅助电网调压、调频，能够呈现类似传统电机惯性，提高电网系统的稳定性。

技术领域

本发明属于风力发电机并网技术领域，具体涉及一种直驱风机虚拟同步发电系统。

背景技术

随着的大规模开发利用，风电发展也出现了一些新的问题和挑战。突出表现为风电并网消纳问题和风电机组运行可靠性问题，主要是由于风能资源与电力需求在地域分布和时间分布上不均衡以及风能资源的随机间歇特性等造成的。风能资源与电力需求在地域和时间上分布不均衡问题通常导致大规模的风力发电无法就地消纳，需要通过输电网远距离输送到负荷中心，在更大的地域范围内消纳。风能资源的随机间歇特性，会对电网的电压和频率稳定性、电能质量等方面造成影响。随着风电装机容量越来越大，在电网系统中所占比例逐步增加，风电场的运行对系统稳定性的影响变得越来越大，使得是整个电网系统惯性减小，影响系统稳定性。

借鉴传统电网中的同步发电机具有优良的惯性和阻尼特性，且能主动参与电网电压和频率的调节，将其应用于并网变流器的虚拟同步发电机控制，在促进新能源并网方面的作用逐渐得到重视与发掘。但风力发电并网变流器在采用虚拟同步发电机技术时，研究如何提供必要的并网虚拟惯性支撑方案，对提高虚拟同步发电机技术在风力发电并网系统中具有重要的现实意义。

发明内容

为了解决风力发电并网现有技术中所存在的不足，本发明提供一种直驱风机虚拟同步发电系统。

本发明提供的技术方案是：

一种直驱风机虚拟同步发电系统，所述系统由新能源并网系统和变流器控制单元组成，其改进之处在于，所述控制单元包括：机侧变流器控制单元、网侧变流器控制单元和直流储能变换器控制单元；

所述机侧变流器控制单元，用于利用新能源并网系统中的机侧变流器的直流电压反馈生成机侧变流器驱动脉冲，并利用所述机侧变流器驱动脉冲控制新能源并网系统中的机侧变流器；

所述直流储能变换器控制单元，用于利用新能源并网系统中的直流储能变换器的直流电压反馈生成储能变换器驱动脉冲，并利用所述储能变换器驱动脉冲控制新能源并网系统中的储能变换器；

所述网侧变流器控制单元，用于利用电网调度指令或最大功率点跟踪指令生成网侧变流器驱动脉冲，并利用所述网侧变流器驱动脉冲控制新能源并网系统中的网侧变流器。

优选的，所述机侧变流器控制单元包括依次连接的直流电压下垂控制器、机侧电流闭环控制器和脉冲宽度调制器；

所述直流电压下垂控制器，用于根据其输入的机侧直流电压反馈V_dc、第一直流电压给定值V_dc1^*、第一直流电压下限值V_dclow1和第一直流电压上限值V_dcup1生成转矩电流指令i_t；

所述机侧电流闭环控制器，用于根据其输入的转矩电流指令i_t、定子电流反馈i_s和励磁电流指令i_m生成机侧电流闭环控制器调制波；

所述脉冲宽度调制器，用于根据其输入的机侧电流闭环控制器调制波，经脉冲宽度调制后，生成机侧变流器驱动脉冲。

优选的，所述直流储能变换器控制单元包括依次连接的直流电压下垂控制器、直流储能电流闭环控制器和脉冲宽度调制器；