[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

说明书

本发明公开了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，考虑载荷和转速约束，包括电压源型变流器、轴系载荷优化控制环、转速优化控制环和变速变桨控制，电压源型变流器输出f给轴系载荷优化控制环，输出ΔT_f、P_g和ω_g给转速优化控制环，变速变桨控制输出T_gmd给转速优化控制环，转速优化控制环输出T_grd给加法器，同时输出ω_g给轴系载荷优化控制环和变速变桨控制环，轴系载荷优化控制环输出T_Bd给加法器，加法器输出T_gd给电压源型变流器。本发明解决了电压源型风电机组主控系统和变流器之间有功功率配合的问题，避免出现转速超速或欠速故障；并减小电压源风电机组在电网频率扰动工况的传动链轴系载荷冲击。

技术领域

本发明涉及风电机组主控系统控制技术领域，尤其涉及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。

背景技术

我国风电发展迅猛，装机规模连续9年世界第一，已经成为我国第三大能源。随着我国风电装机容量迅猛增加，风电装机容量占电力总装机容量的比重也越来越高，局部电网的风电装机容量超过总容量的30％以上。

目前的风电机组都是电流源型运行特性，且过载能力差，且不主动参与电网调节，导致高比例风电系统安全稳定运行面临严峻挑战。

大型风电机组可以改为电压源型运行特性，以虚拟同步机方式运行，解决电网频率/电压稳定问题，以提高高比例风电系统安全稳定运行水平。风电机组改为电压源型运行特性，变流器有功控制环以稳定频率为主要目的，不完全受主控系统有功指令控制，因此，会造成风电机组发电机转速控制异常，并给传动链轴系造成较大载荷冲击。

综上所述，风电机组改为电压源型运行特性，如何解决风电机组主控系统和变流器之间有功功率配合问题，以避免出现发电机转速控制异常，减小轴系载荷冲击，确保风电机组安全稳定运行，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中电压源型风电机组主控系统与变流器之间有功功率配合的技术问题，提供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，解决了电压源型风电机组主控系统和变流器之间有功功率配合的问题，避免出现转速超速或欠速故障；减小电压源风电机组在电网频率扰动工况的传动链轴系载荷冲击。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

考虑载荷和转速约束的电压源型风电机组控制方法，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；

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；