[发明专利]用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法及控制系统

权利要求书

1.用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：实时采集风速，若当前采集的风速小于等于X％额定风速，则转步骤2；若当前采集的风速大于X％额定风速，且小于等于额定风速，则转步骤3；若当前采集的风速大于额定风速，则转步骤4；其中30≤X≤40；

步骤2：计算给定频率与机组当前频率之间的频差，若该频差为大幅高频差，利用频差函数对大幅高频差进行频差响应控制，得到当前风机转子转速的调节量，从而通过控制风机的转速控制风电机组的响应频率，所述大幅高频差为大于等于+0.08HZ的频差；

步骤3：计算给定频率与机组当前频率之间的频差，若为小频差，则利用频差函数对该小频差进行频差响应控制，得到当前风机转子转速的调节量，从而通过控制风机的转速控制风电机组的响应频率；否则对频差依次进行滤波、模糊控制后，得到当前风机浆矩角调节量，从而通过调节风机浆矩角控制风电机组的响应频率；所述小频差为0.033HZ～0.08HZ之间的频差；

步骤4：计算给定频率与机组当前频率之间的频差，若该频差为大幅高频差，对大幅高频差依次进行滤波、模糊控制，从而得到当前风机浆矩角调节量，通过调节风机浆矩角控制风电机组的响应频率。

2.根据权利要求1所述的用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法，其特征在于，所述频差函数如下所示：

式中，f_d为一次调频死区；f_N为系统额定频率；P_N为额定功率；δ％为风电机组一次调频调差率；P₀为有功功率初值，P为机组有功指令，f为系统频率。

3.根据权利要求1所述的用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法，其特征在于，所述步骤3和步骤4中的模糊控制具体包括如下步骤：

S1：将频差Δf和频率变化速率dΔf/dΔt作为输入变量，基于隶属度函数，求得Δf和dΔf/dΔt分别对模糊语言的隶属度，所述模糊语言为{NB}，{NM}，{NS}，{NZO}，{PZO}，{PS}，{PM}，{PB}，分别对应表示{负大}、{负中}、{负小}、{负零}、{正零}、{正小}、{正中}、{正大}；

S2：基于Δf和dΔf/dΔt分别对模糊语言的隶属度以及预设的模糊规则，进行模糊推理，得到功率变化量ΔPref对于输出模糊语言的隶属度，所述输出模糊语言为{NB}、{NM}、{NS}、{ZO}、{PS}、{PM}、{PB}；

S3：对功率变化量ΔPref对于输出模糊语言的隶属进行解模糊计算，得到精确的功率变化值，从而得到精确的风机浆矩角调节量。

4.根据权利要求3所述的用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法，其特征在于，所述隶属度函数采用高斯隶属函数。

5.根据权利要求3所述的用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法，其特征在于，所述S2中的模糊规则如表1所示：

表1

。

6.根据权利要求3所述的用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法，其特征在于，所述S3中采用最大隶属度法进行解模糊计算。

7.根据权利要求3所述的用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法，其特征在于，所述S1中的隶属度取值范围为[0，1]，Δf的论域范围为[-e,e]；dΔf/dΔt论域为其中e为的积分，ΔPref的论域范围为[p1，p2]，其中p1为向上最大调节量、p2向下最大调节量；p1＝a*B，p2＝a*(90-B)，B为当前风机浆矩角角度，a为调整限幅。

8.基于权利要求1所述的用于全工况的风电机组快速频率响应控制方法的控制系统，其特征在于，包括：风速采集模块、频差计算模块、频率响应切换模块、频率下垂曲线控制器、滤波器、模糊控制器、风机转速控制系统、风机浆矩角控制系统；

所述风速采集模块实时采集当前风速，并发送至频率响应切换模块；所述频差计算模块计算给定频率与机组当前频率之间的频差，并将该频差发送至频率响应切换模块；频率响应切换模块根据收到的信息，选择不同的响应控制策略：若当前采集的风速小于等于X％额定风速，且频差为大幅高频差时则采用低风速频率响应控制策略；若当前采集的风速大于X％额定风速，且小于等于额定风速，则采用中风速频率响应控制策略；若当前采集的风速大于额定风速，且为大幅高频差时，则采用高风速频率响应控制策略；

所述低风速频率响应控制策略为：频率响应切换模块将频差传送至频率下垂曲线控制器，所述频率下垂曲线控制器对频差进行响应控制，从而得到当前风机转子转速的调节量，并将该调节量传送至风机转速控制系统；所述风机转速控制系统根据收到的风机转子转速的调节量调节风机的转子转速；

所述中风速频率响应控制策略为：若频差为小频差，则频率响应切换模块将频差传送至频率下垂曲线控制器，所述频率下垂曲线控制器对该频差进行频差响应控制，从而得到当前风机转子转速的调节量，并将该调节量传送至风机转速控制系统，所述风机转速控制系统根据收到的风机转子转速的调节量调节风机的转子转速；否则频率响应切换模块将频差传送至滤波器，所述滤波器对频差进行滤波，并将滤波后的频差发送至模糊控制器，进行模糊处理，从而得到当前风机浆矩角调节量，并将该调节量传送至风机浆矩角控制系统，所述风机转速控制系统根据收到的风机浆矩角调节量调节风机的浆矩角；

所述高风速频率响应控制策略：频率响应切换模块将频差传送至滤波器，所述滤波器对频差进行滤波，并将滤波后的频差发送至模糊控制器，进行模糊处理，从而得到当前风机浆矩角调节量，并将该调节量传送至风机浆矩角控制系统；所述风机转速控制系统根据收到的风机浆矩角调节量调节风机的浆矩角。