[发明专利]一种风机转速恢复控制方法、控制器及风电场

说明书

本发明公开了一种风机转速恢复控制方法、控制器及风电场，属于电力系统控制领域，包括：在风机转速恢复的开始时刻t_b，对于风电场中的每一台风机f_i，获取其瞬时功率P_mes,i和转速ω_mes,i；按照获取风机f_i的渐进系数α_i在时刻t_b的初始值α_i,0，并确定渐进系数α_i在时间段t_b～t_b+Δt内随时间变化的关系式α_i(t)，使渐进系数α_i在时间段t_b～t_b+Δt内从α_i,0变化到1；k_i表示风机f_i的最大功率点跟踪曲线方程中的跟踪系数，Δt为预设的转速恢复时间；对风机f_i进行转矩控制，使其瞬时功率P和转速ω在时间段t_b～t_b+Δt内满足P＝α_i(t)k_iω³，从而在时刻t_b+Δt完成转速恢复。本发明能够使风机在提供频率支撑后进行平滑的转速恢复，以缓解受端交流系统的二次频率跌落的问题。

技术领域

本发明属于电力系统控制领域，更具体地，涉及一种风机转速恢复控制方法、控制器及风电场。

背景技术

近年来，风电场，尤其是大型海上风电场正成为清洁能源的发展热点，由于风电场通常离受端交流系统较远，需要进行远距离、大容量电力传输，从技术和经济角度来看，多端柔性直流(voltage source converter-based multi-terminal direct current，VSC-MTDC)输电系统是风电场并网的理想方式。由于多端柔性直流机电系统之间的解耦控制，风电场不能直接响应受端交流系统频率偏差，系统频率变化率(RoCoF)可能随着风电场渗透率的增加而迅速增大。因此，随着风电渗透率的不断增加，以及风电场工程建设，为保证系统的稳定运行，风电场需具备参与受端交流系统频率调节的能力。

现有的风电场参与交流系统频率调节技术，主要通过附加调频控制器来实现，采用转子转速控制，使风电机通过释放转子动能或备用功率进行一次调频。当风电场各风机进入转子转速恢复阶段，不能向交流系统提供稳定状态时的电能，可能导致陆上交流系统频率发生二次跌落，如图1所示，风机正常工作时，风机的P-ω曲线和最大功率点跟踪曲线相交于P_MPPT点处，此为风机正常工作状态下的工作点。当风机参与系统频率调节后，通过降低转子转速，释放转子动能，风机工作点下降到P_op1点处。此时采用现有方法对风机进行转速恢复，风机的工作点将会先变化到P_op2点处，随后沿着最大功率点跟踪曲线返回P_MPPT点。在由P_op1点下降到P_op2点这一过程中，导致风机发出的功率产生ΔP的阶跃变化，最终导致系统出现二次频率跌落；若ΔP的过大，将会导致二次频率跌落的值比初次频率跌落还严重。现有的风机转速恢复策略主要分为两种：1、不加入任何附加控制，由于风电场工作在最大功率点跟踪曲线处，当频率扰动时会增加发出的功率进行响应，当风电场结束频率调节时，风电增发功率归0，在最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)曲线的约束下，风机转子转速会自动恢复到参与调频前的值。2、加入PI控制器，在风电场恢复的时候启动，把风机转速拉回到频率扰动前的值。

由于现有的控制策略仅利用最大功率点曲线对风机的功率和转速进行约束，有可能无法实现转子转速恢复，还可能导致受端交流系统频率发生的二次频率跌落比一次频率跌落更为严重，影响整个受端交流系统的稳定性。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种风机转速恢复控制方法、控制器及风电场，其目的在于，使风机在提供频率支撑后进行平滑的转速恢复，以缓解受端交流系统的二次频率跌落的问题。