[发明专利]一种电压源型风电机组调频调压控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种电压源型风电机组调频调压控制系统及方法，包括风电机组和飞轮储能单元，飞轮储能单元包括依次相连的飞轮、电机和电机变频器，风电机组定子网侧变流器与电机变频器电气相连；方法包括初始化控制器；计算相关系数；计算风机并网时所需无功给定和有功给定；对风电机组和飞轮储能单元进行有功出力和无功出力的分配。本发明的优点是：在电网频率变化时，根据风电机组和飞轮储能单元有功出力变化时对并网点频率的影响，分配二者有功出力，对风电机组的输出进行补偿和调节；根据电网电压偏差、风电机组有功出力及无功出力限制、飞轮储能单元有功出力及无功出力限制，自动分配双馈机组和飞轮储能单元无功出力，提高并网点电压幅值。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种电压源型风电机组调频调压控制系统。

背景技术

随着风电机组在电网中渗透率的提高，大量传统发电机被替代，系统的等效转动惯量变小，从而导致整个电力系统的频率、电压抗扰动能力较差，目前双馈异步风力发电机(DFIG，Doubly fed Induction Generator)机侧变流器多采用电网电压定向矢量控制对主控给出的有功功率进行跟踪，该控制方法将同步旋转坐标系的d轴定向于定子电压矢量上，忽略定子电阻，通过控制转子电流d轴分量就可以控制DFIG输出的有功功率，控制转子电流q轴分量，就可以控制DFIG输出的无功功率。

电网电压定向矢量控制对主控给出的有功功率进行跟踪的制策略的不足之处在于：

1、当系统频率波动时，只能依靠风电机组主控进行来调频，响应速度缓慢，必须增加额外的调频手段才能满足系统频率响应要求；

2、当系统电压波动时，由于双馈电机定子侧与电网直接相连，当并网点电压降低时，为了跟随主控给定的功率指令，定子电流将变大，若不附加其他控制手段，注入电网的无功电流增大，造成并网点电压的进一步跌落。

发明内容

本发明主要克服电网电压定向矢量控制对主控给出的有功功率进行跟踪这一控制策略的不足，提供一种在定子功率外环上加入频率-有功和电压-无功下垂环节或采用虚拟同步控制方法来模拟同步机惯性环节、一次调频环节和惯性环节，可以对系统频率、电压波动进行快速响应的电压源型风电机组调频调压控制系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种电压源型风电机组调频调压控制系统，包括风电机组和飞轮储能单元，所述飞轮储能单元包括依次相连的飞轮、电机和电机变频器，所述风电机组定子侧与电机变频器电气相连，所述风电机组转子侧依次通过转子侧变流器和电网侧变流器与电网电气相连，所述转子侧变流器控制端与转子侧SVPWM发生器相连，转子侧SVPWM发生器输入端依次与电流控制环和电压控制环相连，所述电机变频器控制端与电机SVPWM发生器相连，电机SVPWM发生器输入端与变频器电流控制环相连。

飞轮储能单元与风电机组定子网侧变流器电气相连，机侧变流器仍能控制双馈机组定子侧功率输出，与飞轮储能单元的功率输出控制解耦。

对应的，本发明还提供一种电压源型风电机组调频调压控制方法，采用上述系统，包括以下步骤：

S1:初始化控制器；

S2:计算相关系数；

S3:计算风电机组并网时所需无功给定和有功给定；

S4:对风电机组和飞轮储能单元进行有功出力和无功出力的分配。

作为上述方案的一种优选方案，所述步骤S2中，相关系数包括风电机组有功波动系数、飞轮储能单元有功波动系数和电压灵敏度系数。

作为上述方案的一种优选方案所述风电机组有功波动系数和飞轮储能单元有功波动系数表达式为