[发明专利]电压源型双馈风力发电机组的一次调频协调优化方法

说明书

本发明公开了一种电压源型双馈风力发电机组的一次调频协调优化方法，其步骤包括：1考虑不同风速段和减载率，分析不同风况下超速控制和变桨控制的转速和桨距角参考范围；2结合减载系数对协调控制器做出了变参数整定，使得风机能够在一次调频时实现实时响应风速改变。本发明能最大限度利用优化调频，从而提高频率暂态和稳态性能。

技术领域

本发明涉及风力发电变流技术领域，具体的说是一种通过改进的超速减载和变桨控制协调优化，使得双馈风力发电机组能够适应全风况运行，从而能最大限度的利用风机自身能力参与调频的方法。

背景技术

随着风力发电系统的渗透率不断增加，使得系统整体惯性响应和一次调频能力降低，备用容量需求增加。然而，目前风电场广泛采用的变速恒频风电机组需要通过电力电子装置接入电网，主要采用最大功率点跟踪控制模式，使风电机组与系统频率解耦，不具备传统同步发电机的惯性支撑能力。

近年来，大容量风电机组并网友好型要求越来越高，在一次调频控制中，虚拟惯量控制，减载备用控制，风储协调控制、多源协调控制等控制成为了近期研究风电机组一次调频得热点。然而，这些控制中仍然存在一些问题，比如减载备用控制弃风功率损失较大，储能调频配置得经济性成本大，对新能源渗透率自适应不足等影响调频性能和经济性的问题。故考虑在风电机组高渗透率下并网友好性问题，探究风电机组参与电网一次调频的优化控制。

由于双馈电机通常工作在最大功率点跟踪模式下，有功功率和频率解耦，无法提供支撑电网频率控制的有功备用功率。因此，通常利用双馈风电机组的超速与变桨协调控制进行减载，提前预留部分有功功率作为调频备用。但是超速和变桨控制在不同风况下，具有一定的局限性。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提出了一种电压源型双馈风力发电机组的一次调频协调优化方法，以期能最大限度利用优化调频，从而提高频率暂态和稳态性能。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种电压源型双馈风力发电机组的一次调频协调优化方法的特点是按照以下步骤进行：

步骤1、风速模式的判定：

步骤1.1设定双馈风力发电机组的切入风速为V_in，令低风速与中风速的界限记为V_ω1、中风速与高风速的界限记为V_ω2；

步骤1.2、根据双馈风力发电机组的转速上限ω_max和减载水平d％对界限V_ω1进行逆向推导：

步骤1.2.1、根据最大功率跟踪曲线，得到双馈风力发电机组减载前的MPPT功率P₀对应的转速ω₀，并计算双馈风力发电机组超速后的转子转速达到转速上限ω_max时对应的风机输出功率P₁＝(1-d％)P₀；

步骤1.2.2、根据风力机捕获机械功率方程计算减载水平d％下的界限V_ω1，并作为极限风速；

步骤1.3、由转速上限ω_max、风力机叶片半径R、最佳叶尖速比λ_N，计算中风速与高风速的界限V_w2＝ω_maxR/λ_N；

步骤1.4、根据所述低风速与中风速的界限V_ω1、中风速与高风速的界限V_ω2对双馈风力发电机组的切入风速V_in进行模式判定，得到判断结果为低风速或中风速或高风速；

步骤2、根据判断结果求取对应风速模式下一次调频的参考转速ω_ref和桨距角β_ref：