一种双馈风电机组频率响应的控制方法
【专利摘要】本发明公开一种双馈风电机组频率响应的控制方法，包括以下步骤：步骤一：风速区间识别单元根据初始减载率del％，建立低、中、高风速区间判据，当初始减载率发生变化，则及时更新判据，再对风速进行区间识别；步骤二：上述低风速或中风速或高风速时变下垂系数Rf变按照对应风速区间的整定计算式进行整定；步骤三：同时系统频率偏差监测单元监测系统频率偏差Δf，当系统频率偏差Δf超过设定的死区频率范围，则触发双馈风电机组变下垂系数控制；步骤四：所述自定义下垂特性单元，根据当前整定好的变下垂系数Rf变以及系统频率偏差Δf，控制双馈风电机组的频率响应。本发明通过整定变下垂系数提高控制双馈风电机组的频率响应能力。
【专利说明】-种双馈风电机组频率响应的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双馈风电机组频率响应的控制方法，属于风电机组有功控制领 域。
【背景技术】
[0002] 目前国内外已有较多文献致力于双馈风电机组的频率响应控制的研究，提出了一 些成熟的控制方法并成功应用于实际风电场中，比如采用虚拟关系控制和下垂控制的综合 频率响应控制方法，但由于双馈风电机组在频率响应前是工作在最大功率运行点上，无法 提供有功备用容量，只能一定程度上缓解频率下降的速度，还会造成频率的二次跌落。
[0003] 因此很多文献又进一步提出预先控制双馈风电机组减载运行，从而可以留有一定 的有功备用容量，并在转子侧有功控制环中增加频率-下垂控制器。然而采用传统的固定 下垂系数控制方法，若下垂系数设定偏小，会造成双馈风电机组过响应，转子转速无法恢 复，双馈风电机组不能稳定运行，同时还会造成电网频率二次跌落，甚至频率发生崩溃；若 下垂系数设定偏大，又无法充分利用双馈风电实时机组可用容量，即削弱了双馈风电机组 的频率调节能力。
[0004] 因此，为了克服双馈风电机组固定下垂系数控制的缺陷，实现双馈风电机组变下 垂系数控制，是一项非常重要的控制技术。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的，在于提供一种双馈风电机组频率响应的控制方法，能实现变下垂 系数频率响应控制。
[0006] 为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
[0007] -种双馈风电机组频率响应的控制方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤一：风速区间识别单元根据初始减载率del%，建立低、中、高风速区间判据， 当初始减载率发生变化，则及时更新判据，再对风速进行区间识别得到低风速或中风速或 商风速；
[0009] 步骤二：上述低风速或中风速或高风速时变下垂系数Rf $按照对应风速区间的整 定计算式进行整定；
[0010] 步骤三：同时系统频率偏差监测单元监测系统频率偏差λ f，当系统频率偏差Af 超过设定的死区频率范围，则触发双馈风电机组变下垂系数控制，即向自定义下垂特性单 元发出触发信号；
[0011] 步骤四：所述自定义下垂特性单元接收到触发信号，根据当前整定变下垂系数Rf$ 以及系统频率偏差Λ f，控制双馈风电机组的频率响应。
[0012] 进一步的，所述步骤二中低风速时变下垂系数整定计算式由如下方法获得：
[0013] 双馈风电机组频率动态响应过程中，其输出功率Pgen、风力机捕获的机械功率P mee 以及转子动能Λ Ek之间存在如下关系：
[0014]
【权利要求】
1. 一种双馈风电机组频率响应的控制方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一：风速区间识别单元根据初始减载率del%，建立低、中、高风速区间判据，当初 始减载率发生变化，则及时更新判据，再对风速进行区间识别得到低风速或中风速或高风 速； 步骤二：上述低风速或中风速或高风速时变下垂系数Rf$按照对应风速区间的整定计 算式进行整定； 步骤三：同时系统频率偏差监测单元监测系统频率偏差Af，当系统频率偏差Af?超过 设定的死区频率范围，则触发双馈风电机组变下垂系数控制，即向自定义下垂特性单元发 出触发信号； 步骤四：所述自定义下垂特性单元接收到触发信号，根据当前整定变下垂系数Rf$以及 系统频率偏差A f，控制双馈风电机组的频率响应。
2. 如权利要求1所述的一种双馈风电机组频率响应的控制方法，其特征在于：所述步 骤二中低风速时变下垂系数整定计算式由如下方法获得： 双馈风电机组频率动态响应过程中，其输出功率Pgm、风力机捕获的机械功率Pnre。以及 转子动能A Ek之间存在如下关系：
其中，TMspmse为一次频率响应时间；Afband为自定义下垂特性单元设定的频率偏移限 值；fn为额定频率；t为时间变量；Pdeltl为初始减载功率； 双馈风电机组在频率响应过程中转子动能AEk为： 叫=孖(?) ⑵ 其中，H为双馈风电机组惯性时间常数；《 deKI为减载运行时初始转速；为最大功率 运行时最优转速； 一次频率响应过程中，风力机捕获的机械功率Pme。表达为：
其中，P为空气密度；R为风轮半径；为频率调节过程中的实时转速；G为齿轮箱 变比；P为双馈风电机组极对数；VW为当前风速；PN为额定功率；0 min为最优桨距角位置； CpW，入）为风力机特性拟合式，其中桨距角e = emin，^min为最优桨距角位置，叶尖速比
其中，wWCi为减载运行时初始转速，为最大功率运行时的最优转速， 因此在低风速区间内，通过式（1)至（4)来整定变下垂系数Rf$。
3. 如权利要求1所述的一种双馈风电机组频率响应的控制方法，其特征在于：中风速 时变下垂系数整定计算式由如下方法获得： 频率响应过程中，风力机捕获的机械功率Pnre。表达为：
其中，PtMO为初始减载功率；PmPPt为最大输出功率；因此在中风速区间，通过式（1)、（2) 和式（5)来整定变下垂系数Rf $。
4. 如权利要求1所述的一种双馈风电机组频率响应的控制方法，其特征在于：高风速 时变下垂系数整定计算式由如下方法获得： 以纯机械减载容量作为机组容量，进行变下垂系数整定，Vwratin为切入风速；Vwratwt为切 出风速，则双馈风电机组容量APmginS : A Pmargin = del % Pmppt (6) 其中，del%为双馈风电机组初始减载率； 为了充分利用高风速区间机组容量，按照式（7):
计算并整定下垂系数Rf $。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的一种双馈风电机组频率响应的控制方法，其特 征在于：所述步骤四中，自定义下垂特性单元根据变下垂系数Rf$以及系统频率偏差Af， 向双馈风电机组转子有功控制器功率外环额外增加一个有功增量△ P，并与初始减载功率 Pdeltl相叠加得到新有功功率PMf ;再向双馈风电机组的输出Pgm形成偏差信号后，经功率外 环PI控制器，获得转子q参考电流iV6f。
【文档编号】F03D7/00GK104343629SQ201410497341
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】潘文霞, 全锐 申请人:河海大学