[发明专利]一种提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法

权利要求书

1.一种提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定风电机组参与系统一次调频的负荷频率控制模型；

步骤2：根据一组实时风速，求出风电机组的原始功率，并对风电机组进行固定减载，得到风电机组固定减载后的功率；

步骤3：采用小波包分解法对步骤2得到的风电机组固定减载后的功率进行分解，选取最低层满足1min和10min波动要求的低频信号作为风电并网功率的期望值；

步骤4：采用变结构PID对风电机组的桨距角进行控制，并采用粒子群算法对变结构PID进行参数整定；

步骤5：对频率控制品质和风电并网功率的波动性进行验证。

2.根据权利要求1所述提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法，其特征在于，所述步骤1中的负荷频率控制模型包括：

调速器模型：

式中，ΔP_V为调速器的输入，Δu为控制器输入指令，ΔP_G为调速器输出指令，R为调差系数，T_g为调速器惯性时间常数；

非再热汽轮机模型：

式中，ΔP_T为汽轮机输出功率变化，T_t为汽轮机惯性时间常数；

发电机与负载模型：

式中，K_ps＝1/D，T_ps＝2H/fD，D是负载频率相关参数，且D＝P_l/f，P_l是额定负载，H是惯性常数，f是额定频率；

含风电的负荷频率响应Δf：

Δf＝G_P(s)(ΔP_T(s)+ΔP_w(s)-ΔP_D(s))

式中，ΔP_D为负载变化，ΔP_T为汽轮机输出功率变化，ΔP_w为风电输出功率；

风电机组模型：

式中，P_w为风电输出功率，R为风机叶片半径；V为风速；ρ为空气的密度；C_p为风功率转换系数；λ为叶尖速比；β为风机桨距角；ω_r为风机风轮角速度；

风力机和发电机转子单质块模型：

式中，T_m为发电机的机械转矩；J₁为发电机等效的转动惯量，T_e为发电机的电磁转矩；

发电机及变流器模型：

式中，P_e为发电机的输出电磁功率；为发电机参考功率；T_A为发电机和变流器等效时间常数。

3.根据权利要求1所述提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法，其特征在于，所述步骤2风电机组固定减载后的功率P₀为：

4.根据权利要求1所述提升风力机主动支撑能力的平滑减载控制方法，其特征在于，所述步骤3中满足1min和10min波动要求的低频信号的选取方法为：

max{P_pre(t-i*Δt)}-min{P_pre(t-i*Δt}＜P_1min i＝1,2,3,…,1min/Δt

max{P_pre(t-i*Δt)}-min{P_pre(t-i*Δt}＜P_10min i＝1,2,3,…,10min/Δt

式中，P_1min为1min波动限值，P_10min为10min波动限值，Δt为风电场输出功率的采样周期。