[发明专利]一种优化系统频率动态的双馈风机附加控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种优化系统频率动态的双馈风机附加控制方法及系统，方法包括获取系统频率相关指标；系统频率相关指标经过信号处理器得到频率校正信号；将频率校正信号附加在双馈风机转子侧变换器q轴控制支路中，控制双馈风机等效电压源的相角位置，使得双馈风机有助于平衡系统有功功率，抑制系统频率的变化。系统包括系统频率校正信号产生模块，用于构成频率校正信号；系统频率响应优化模块，用于利用所述频率校正信号附加到双馈风机转子侧变换器q轴控制支路中，优化系统频率的动态过程。本发明通过在无功支路上附加频率矫正信号来优化系统频率动态特性，不会对双馈风机的机械系统造成冲击，在实现调节的同时避免了对装备的负面影响。

技术领域

本发明属于电力系统频率稳定控制领域，更具体地，涉及一种优化系统频率动态的双馈风机附加控制方法及系统。

背景技术

近年来，随着风力发电在电力系统中的比例日益升高，已经逐渐成为决定系统动态行为的核心因素，而控制器是决定风力发电机动态特性的核心因素。

频率动态问题主要是研究系统在大的负荷或故障扰动等情况下，系统频率能否在接受范围之内。系统频率变化的快慢由系统总惯量决定。双馈风机作为一种广泛使用的风机类型，在经典控制下对系统惯量的贡献几乎为零。因此为了抑制含大规模双馈风机电网电压的频率变化率增加，一种有效的措施是改进风力发电机的控制，使其具备惯性支撑的能力。其中一种改进控制的思路是增加附加控制。

现有的附加控制设计思路均来源于同步发电机的转子运动，不平衡有功功率与频率变化率之间的比值即为惯量。基于这个基本思想，利用电网频率的变化率信号调节双馈风机的有功功率指令或有功电流指令，让双馈风机产生额外的有功功率或电磁转矩就可以控制双馈风机在系统动态过程中提供惯性响应。但在动态过程中，改变双馈风机的有功功率或有功电流指令不可避免地会对风机的机械系统造成冲击。除此之外，不同于同步机，双馈风机内电势的频率变化不只与有功功率有关，因此完全借鉴同步机转子运动的基本思想设计附加控制器存在一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种优化系统频率动态的双馈风机附加控制方法及系统，旨在解决现有技术局限于改变有功功率或有功电流指令信号，对风机机械系统造成冲击的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种优化系统频率动态的双馈风机附加控制方法，包括：

通过双馈风机锁相环作为频率测量装置获取系统频率相关指标；

系统频率相关指标经过信号处理器得到频率校正信号；

将频率校正信号附加在双馈风机转子侧变换器q轴控制支路中,双馈风机等效的电压源弥补系统有功功率缺额，抑制系统频率的变化。

其中，由于双馈风机的内电势的相位受转子侧变换器d,q轴控制支路耦合影响，因此只改变q轴控制信号就可以改变内电势的相位。在系统发生频率变化时，合理的频率矫正信号可以使内电势向有助于抑制频率变化的方向运动，系统频率动态过程得到优化。

优选地，系统频率相关指标包括系统频率f、系统频率变化Δf或者系统频率变化率

优选地，信号处理器包括增益放大器、高通滤波器或者补偿矫正器。

优选地，频率校正信号f_ctrl为：

f_ctrl＝k₁Δf或或

其中，Δf为系统频率变化，f是系统频率，为系统频率变化率，k₁为增益放大器参数，k₂、k₃为高通滤波器参数，s为微分算子；当无频率变化时，即Δf＝0时，所述频率校正信号处于非工作状态，当频率发生变化时，即Δf≠0时，所述频率校正信号处于工作状态。