[发明专利]考虑风速变化的模糊变参数虚拟惯性控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑风速变化的模糊变参数虚拟惯性控制方法，风机采用虚拟惯性控制为电网提供有功功率支撑，针对现有虚拟惯性控制忽视风速变化而导致的风机失稳与调频效果不佳的问题，该方法能够根据风速变化动态调整虚拟惯性系数，在高风速下设定较大的虚拟惯性系数，从而使风机能提供更多的动能支撑，在低风速下设定较小的虚拟惯性系数，从而避免了风机过度释放动能而发生失稳问题。与传统的固定虚拟惯性系数相比，本发明能有效提升风机在不同风速下的调频效果与机电动态稳定性。

技术领域

本发明属于风机控制领域，具体涉及一种考虑风速变化的模糊变参数虚拟惯性控制方法。

背景技术

由于风速具有随机性和间歇性等特点，风机输出功率会产生较大的波动，将会影响电力系统频率的稳定。此外，依靠变流器的并网方式进一步降低了系统的惯量。在大规模风电并网场景下，充分发挥风电的功率支撑能力对于缓解常规机组调频压力、增强系统频率的稳定性具有重要意义。

风机参与电网一次调频的方法可主要归纳为以下两类：功率备用控制和风轮动能控制。通过风机减载从而预留一部分有功功率来提供有功支撑。实现减载的方式是控制风机超速运行或者变桨控制，因此基于功率备用控制的方法主要分为两种：桨距角控制和超速控制。采用功率备用的一次调频方式会缩短风轮叶片及变桨机械结构的使用寿命。

风轮动能控制的原理则是通过释放风蕴藏的动能来提供有功支撑。在最大功率点跟踪控制的基础上附加具有频率变化信号的调频控制模块，从而使得风机能够响应电网频率的变化，在电网频率跌落时，能够通过控制策略的调整来修正输出功率指令，以提供短时有功支撑。其中，风机虚拟惯性控制依靠其快速的响应能力已成为研究热点。

但是，现有风机应用虚拟惯性控制时，均忽视了风速变化对风机运行稳定性及调频效果的影响，不考虑风速变化的虚拟惯性控制会导致风机失稳或调频效果不佳的问题。具体表现为，在较好的风速下风机最大可释放动能较大，较低的虚拟惯性系数设定则会弱化其调频效果；反之，在低风速时风机的最大可释放动能较小，较大的系数设定又会导致风轮释放过度而发生失稳现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑风速变化的模糊变参数虚拟惯性控制方法，基于模糊控制原理，根据风速变化动态调整虚拟惯性系数设定，有效提升风机在不同风速下的调频效果与机电动态稳定性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种考虑风速变化的模糊变参数虚拟惯性控制方法，包括以下步骤：

步骤1、获得风机的实时转速ω_r、平均风速v与电网频率偏差Δf；

步骤2、根据电网频率偏差Δf与平均风速v设计模糊控制器，确定虚拟惯性控制方法中的虚拟惯性系数K_df；

步骤3、根据步骤2中计算的虚拟惯性系数K_df确定附加功率指令ΔP；

步骤4、根据风机转速ω_r确定当前的最优功率指令P_MPPT；

步骤5、根据步骤3中确定的附加功率指令ΔP与最优功率指令P_MPPT确定风机参与电网调频时的功率指令P_ref。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明提出了一种考虑风速变化的模糊变参数虚拟惯性控制方法，解决了固定虚拟惯性系数设定导致的风机失稳或调频效果不佳的问题；(2)本发明基于模糊控制原理，根据风速变化动态设定虚拟惯性系数，在高风速下设定较大的虚拟惯性系数，从而使风机能提供更多的动能支撑，在低风速下设定较小的虚拟惯性系数，从而避免了风机过度释放动能而发生失稳问题。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的考虑风速变化的模糊变参数虚拟惯性控制方法流程图。