[发明专利]一种对电压源型风电机组的控制方法及主控系统

说明书

本发明公开了一种对电压源型风电机组的控制方法及主控系统，包括：基于电网是否处于频率大扰动工况确定风电机组的运行模式；当风电机组运行于电流源运行模式时，基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式；当风电机组运行于电压源运行模式时，基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式。本发明在电压源模式运行过程，通过优化发电机转矩指令，避免由于转矩超限饱和导致电压源控制模式失稳，增强了主控系统与变流器之间的配合。

技术领域

本发明涉及新能源接入与控制，具体涉及一种对电压源型风电机组的控制方法及主控系统。

背景技术

近年来风电发展迅猛，装机规模迅速增加。由于风电强随机波动性及电力电子方式并网（电流源型运行模式），被动适应电网变化，导致高比例风电系统安全稳定运行面临严峻挑战。现有技术已成功提供了风电机组电网主动支撑技术，实现对电压/频率主动支撑，较好解决了高比例风电系统安全稳定运行问题。

但随着风电渗透率进一步提高，常规电流源型风电机组，虽具备电网主动支撑能力，仍无法满足系统安全稳定运行要求。有学者提出开发电压源型风电机组，让风电机组实现虚拟同步机运行，以解决高比例风电系统电压/频率稳定问题，该方案已取得较好的优化效果。但是风电机组采用电压源型运行模式后，变流器控制输出的发电机转矩不完全响应风电机组主控系统发电机转矩指令，甚至当电网频率出现大扰动时，变流器控制输出的发电机转矩完全不响应主控系统发电机转矩指令，导致风电机组主控系统变速变桨控制功能异常，易触发停机，甚至危及机组运行安全。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种对电压源型风电机组的控制方法，包括：

主控系统采集当前电网频率大扰动状态标识、变速变桨控制环输出的发电机转矩指令、电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩；

当所述电网频率大扰动状态标识为大扰动状态时，主控系统基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式；

当所述电网频率大扰动状态标识为非大扰动状态时，主控系统基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式。

优选的，所述主控系统基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式，包括：

主控系统基于控制周期内的变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令与发电机最大输出扭矩之间的关系，确定向变流器发送的第一发电机转矩输出指令，并将风电机组的运行模式设置为电流源运行模式。

优选的，所述第一发电机转矩输出指令，如下式所示：

式中：T_gd(n)为第n个控制周期的发电机转矩输出指令，T_gmd(n)为第n个控制周期变速变桨控制环输出的发电机转矩指令，△T_f(n)为第n个控制周期电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令，T_max为发电机最大转矩。

优选的，所述主控系统基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式，包括：