[发明专利]考虑载荷和转速约束的电压源型风电机组控制方法及系统

权利要求书

1.考虑载荷和转速约束的电压源型风电机组控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、检测电压源型风电机组，并获取相关数据：相关数据包括第n个控制周期的电网频率f(n)、发电机转速ω_g(n)、发电机功率P_g(n)、虚拟同步运行所需发电机转矩ΔT_f(n)和变速变桨控制环输出最大能量跟踪模式下的发电机转矩指令T_gmd(n)；

S2、根据电压源型风电机组是否处于程序初始化状态，设置转速控制模式切换标志位；

S3、根据虚拟同步运行所需发电机转矩与发电机额定转矩的关系，制定转矩控制阙值，并同时制定转速控制阙值，所述转矩控制阙值包括第一转矩控制值-0.02Τ_n、第二转矩控制值0.02Τ_n和第三转矩控制值0.01Τ_n，其中T_n表示发电机额定转矩；所述转速控制阙值包括最小转速控制值ω_min，第一转速控制值0.96ω_min；

S4、根据所述转速控制模式切换标志位、转矩控制阙值和转速控制阙值，分别制定各种不同情况下的风电机组优化控制策略，所述步骤S4中各种不同情况包括当最初设置转速控制模式切换标志位A＝0时、当最初设置转速控制模式切换标志位A＝1时、当重新设置转速控制模式切换标志位A＝0时、当重新设置转速控制模式切换标志位A＝-1时和当重新设置转速控制模式切换标志位A＝1时；

当最初转速控制模式切换标志位A＝0时，所述风电机组优化控制策略包括：

若A＝0，-0.02T_n≤ΔT_f(n)≤0.02T_n时，则第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)为：T_grd(n)＝T_gmd；

若A＝0，ΔT_f(n)＞0.02T_n，则将A重新设置为1，当重新设置转速控制模式切换标志位A＝1时，记录下转速控制模式切换标志位A由0变为1时刻的发电机功率初值P_g0，第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)为：

若A＝0，ΔT_f(n)＜-0.02T_n，则将A重新设置为-1，当重新设置转速控制模式切换标志位A＝-1时，记录下转速控制模式切换标志位A由0变为-1时刻的发电机功率初值P_g1，第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)为：

当转速控制模式切换标志位A＝1时，所述风电机组优化控制策略包括：

若A＝1，ΔT_f(n)＞0.01T_n，ω_g(n)≥0.96ω_min，则第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)为：

其中，ω_min为风电机组并网运行的最小稳态转速，T_grd(n-1)为第n-1个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令，b为发电机输出转矩变化斜率限制值，T为控制周期；

若A＝1，ΔT_f(n)＞0.01T_n，ω_g(n)＜0.96ω_min，则第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)为：

其中，c为发电机转矩下降速率；

若A＝1，ΔT_f(n)≤0.01T_n但不满足|T_gmd(n)-T_grd(n)|≤ε则第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)为：

其中，d为发电机转矩恢复速率；

若A＝1，ΔT_f(n)≤0.01T_n且|T_gmd(n)-T_grd(n)|≤ε，则此时将A重新设置为0；

其中，ε为较小转矩偏差值；

当重新设置转速控制模式切换标志位A＝-1时，所述风电机组优化控制策略包括：

若A＝-1，ΔT_f(n)＜-0.01T_n，则第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)为：

若A＝-1，ΔT_f(n)≥-0.01T_n但不满足|T_gmd(n)-T_grd(n)|≤ε，则第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)为：

若A＝-1，ΔT_f(n)≥-0.01T_n且|T_gmd(n)-T_grd(n)|≤ε，则重新将A设置为0；

S5、根据不同情况下的风电机组优化控制策略，计算得到第n个控制周期的轴系载荷优化控制环输出发电机转矩指令T_Bd(n)，对第n个控制周期的轴系载荷优化控制环输出发电机转矩指令T_Bd(n)进行限幅控制，把第n个控制周期的转速优化控制输出发电机转矩指令T_grd(n)与轴系载荷优化控制环输出发电机转矩指令T_Bd(n)相加得到发电机转速输出指令T_gd(n)，送给电压源型变流器执行控制指令；

所述步骤S5中输出发电机转矩指令T_Bd(n)为：

其中，B表示轴系虚拟阻尼系数，是带通滤波表达式，该带通滤波表达式中ω₂、ω₃为带通滤波器频率，ξ₂，ξ₃为带通滤波器阻尼比；所述对第n个控制周期的轴系载荷优化控制环输出发电机转矩指令T_Bd(n)进行限幅控制如下表达式所示：