[发明专利]考虑控制器参数影响的双馈风机动态惯量评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种考虑控制器参数影响的双馈风机动态惯量评估方法及系统，属于双馈风机技术领域。方法包括：实时采集双馈风机的电气量；获取电网参数、双馈风机的电机参数；转速控制器、电压控制器、锁相环控制器的控制参数；通过锁相环提供的锁相角将静止坐标系下采集到的电气量经过Park变换得到旋转坐标系下的直流电气量；根据旋转坐标系下的直流电气量，电机参数和电网参数计算各系数；将上述系数代入风机惯量传递函数，并绘制波特图；根据波特图的幅频特性判断风机的惯性的大小。本评估方法可用于研究控制器参数对双馈风机惯性的影响，可刻画频率扰动过程中双馈风机惯性的时变特性，此外，本方法在频率扰动发生前即可评估双馈风机的惯性。

技术领域

本发明属于双馈风机技术领域，更具体地，涉及考虑控制器参数影响 的双馈风机动态惯量评估方法及系统。

背景技术

大规模新能源发电装备接入电网，导致电力系统的惯量急剧降低。当 电力系统存在负荷扰动时，系统的频率波动较为剧烈，甚至威胁电力系统 的稳定运行。为确保电力系统的频率维持在特定范围内以及新能源占比的 逐年提高，电网导则要求新能源发电系统需具备主动的惯性支撑和一次调 频能力。

双馈风电机组作为新能源发电装备的一种主流机型，在新能源发电中 占据了大量份额，受到了广泛关注。通常，双馈风电机组被认为无法提供 自发的惯性响应，为此，现有的方法多引入额外的控制环来使得双馈风电 机组具备惯性响应能力。现有的方法多在功率环，转速环，浆距角调节环 节或是直流母线环节引入频率相关的控制环节，但是，这些方法无疑增加 了系统的复杂度，且会存在因引入新的控制环节而导致其它稳定性问题。

最新的研究表明通过修改双馈风电机组自身的控制器参数可以使得双 馈风电机组具备主动的惯性响应能力，但是，双馈风电机组存在多个控制 器，不同控制器对风机的惯性响应贡献存在差异；同一控制器又存在2个 控制参数，即比例参数和积分参数，同一控制器的不同参数对风机的惯性 存在怎样的影响；此外，修改控制器参数后风机的惯性响应如何，这些问 题均未得到明确的解答。换言之，控制器参数改变后双馈风电机组自身惯 量特征亟待进一步评估。

现有的评估方式主要通过惯性常数来刻画，但是，惯性常数主要是通 过在频率扰动期间转子转速的变化来评估的，需要在扰动结束后才可给出 结果，且惯性常数无法刻画频率扰动过程中双馈风电机组惯性的动态特征， 是一种平均值评估方式。为刻画扰动期间双馈风电机组的动态惯性变化特 征以及在频率扰动发生前即可对机组惯性进行评估，现有的评估方法亟需 进一步改进。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种考虑控制器参数影 响的双馈风机动态惯量评估方法及系统，旨在比较控制器参数变化对双馈 风电机组惯性的影响程度以及刻画双馈风电机组惯性动态变化特征的技术 问题。

本发明一方面提供了一种考虑控制器参数影响的双馈风机的动态惯量 评估方法，包括：

S1.实时采集双馈风机的电气量，包括定子电压信号V_sabc，转子电流信 号I_rabc，转子转速信号ω_r，转子相位信号θ_r；

S2.获取电网参数、双馈风机的电机参数、转速环控制器、电压环控制 器和锁相环控制器参数；

S3.通过锁相环提供的锁相角将采集到的电气量经过Park变换得到旋转 坐标系下的直流电气量；

S4.根据直流电气量，电机参数和电网参数计算定子电感权重系数、线 路电感权重系数、dq励磁电压、dq控制角系数、初始转子内部角、励磁电 压系数、端口电压系数、同步功率角系数、dq端口电压角系数、dq励磁电 压角系数、电网电压偏移系数、等效端口电压系数、等效dq励磁电压系数；

S5.将上述结果代入风机惯量传递函数，并绘制波特图；

S6.根据波特图的幅频特性判断风机的惯性的大小。