【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬量調(diào)控，具體涉及一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法。
技術(shù)介紹
1、隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨蟛粩嘣鲩L，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔和可持續(xù)的能源形式，得到了廣泛的應(yīng)用。特別是雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（dfig）因其靈活的功率控制和較高的能量轉(zhuǎn)換效率，已成為風(fēng)電機(jī)組的主流配置。然而，隨著風(fēng)電滲透率的提高，電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性問題也日益突出。
2、在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機(jī)依靠其機(jī)械轉(zhuǎn)子的慣性提供了自然的頻率響應(yīng)。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生突變或故障時，同步發(fā)電機(jī)能夠通過其旋轉(zhuǎn)動能暫時提供或吸收能量，從而減緩頻率變化。然而，風(fēng)電機(jī)組特別是基于dfig的風(fēng)電機(jī)組由于其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)同步轉(zhuǎn)速不同步，缺乏自然的慣性響應(yīng)能力。這導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)頻率波動時，無法像同步發(fā)電機(jī)那樣對電網(wǎng)頻率進(jìn)行有效的支持和穩(wěn)定。
3、盡管dfig風(fēng)電機(jī)組缺乏同步機(jī)組的固有慣性響應(yīng)能力，但其轉(zhuǎn)子蘊(yùn)含的旋轉(zhuǎn)動能實際上是一個潛在的慣性資源。風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子通常具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，尤其是在風(fēng)速較高的情況下，轉(zhuǎn)子的動能儲備更為豐富。因此，如果能夠通過合適的控制策略來利用這部分旋轉(zhuǎn)動能，dfig風(fēng)電機(jī)組也可以在一定程度上模擬同步機(jī)組的慣性響應(yīng)。
4、為了解決上述問題，研究人員提出了“虛擬慣量”控制概念。虛擬慣量控制旨在通過控制算法使風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)頻率變化時釋放或吸收轉(zhuǎn)子動能，從而模擬同步發(fā)電機(jī)的慣性響應(yīng)行為。這種方法不僅能夠增強(qiáng)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性，還可以提高風(fēng)電的并網(wǎng)質(zhì)量和可靠性。
5、但傳統(tǒng)的虛擬慣量控制方法通
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提出了一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，通過在dfig風(fēng)電機(jī)組的控制模塊中增加慣性響應(yīng)環(huán)節(jié)，使風(fēng)機(jī)能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化。并且在dfig風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)中引入動態(tài)功率追蹤系數(shù)，可以實現(xiàn)對風(fēng)電機(jī)組慣性響應(yīng)能力的靈活控制。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案包括：
3、一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，包括以下步驟：
4、s1、編制在不同風(fēng)速條件下，不同風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速條件下的最大功率點跟蹤數(shù)據(jù)庫；
5、s2、檢測系統(tǒng)頻率變化幅值，當(dāng)系統(tǒng)頻率下跌且幅值超過標(biāo)幺值時跳轉(zhuǎn)至步驟s31，當(dāng)系統(tǒng)頻率爬升且幅值超過標(biāo)幺值時跳轉(zhuǎn)至步驟s41；
6、s31、當(dāng)系統(tǒng)頻率下跌時，將最大功率點跟蹤曲線向左側(cè)移動，風(fēng)機(jī)在當(dāng)前風(fēng)速下的mppt運行點提升，追蹤此時的出力參考值，增大發(fā)電機(jī)組的電磁功率輸出以進(jìn)行慣性頻率響應(yīng)；
7、s32、在調(diào)頻過程中，電磁功率提升，機(jī)械功率仍保持步驟s31調(diào)整前狀態(tài)，風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子變化率小于0；轉(zhuǎn)子速度逐漸降低，直至電磁功率與機(jī)械功率重新達(dá)到平衡；
8、s41、當(dāng)系統(tǒng)頻率爬升時，將最大功率點跟蹤曲線向右側(cè)移動，風(fēng)機(jī)在當(dāng)前風(fēng)速下的mppt運行點下降，追蹤此時的出力參考值，減小發(fā)電機(jī)組的電磁功率輸出以進(jìn)行慣性頻率響應(yīng)；
9、s42、在調(diào)頻過程中，電磁功率降低，機(jī)械功率仍保持步驟s41調(diào)整前狀態(tài)，風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子變化率大于0；轉(zhuǎn)子速度逐漸升高，直至電磁功率與機(jī)械功率重新達(dá)到平衡；
10、s5、慣性響應(yīng)過程結(jié)束后，風(fēng)機(jī)處于非最優(yōu)運行點，將風(fēng)機(jī)的出力參考值重新設(shè)定為當(dāng)前風(fēng)速下的mppt出力值；通過風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的恢復(fù)，風(fēng)機(jī)逐漸回歸至當(dāng)前風(fēng)速下的最優(yōu)mppt出力點。
11、進(jìn)一步地，在步驟s31-s32過程中，在頻率下跌時，最大功率點跟蹤曲線的調(diào)整通過將風(fēng)機(jī)的運行點從初始點a提升至新的參考點b來實現(xiàn)，參考點b與初始點a的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，同時參考點b的輸出功率高于初始點a的輸出功率。
12、進(jìn)一步地，在步驟s41-s42過程中，在頻率爬升時，最大功率點跟蹤曲線的調(diào)整通過將風(fēng)機(jī)的運行點從初始點a降低至新的參考點d來實現(xiàn)，參考點d與初始點a的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，同時參考點d的輸出功率低于初始點a的輸出功率。
13、進(jìn)一步地，步驟s31-s32過程中，釋放dfig風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子動能增加有功輸出，參與系統(tǒng)的慣性頻率響應(yīng)；步驟s41-s42過程中，釋放dfig風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子電能減小有功輸出，以參與系統(tǒng)的慣性頻率響應(yīng)。
14、進(jìn)一步地，在系統(tǒng)的慣性頻率響應(yīng)過程中，電磁功率與機(jī)械功率的平衡通過控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子速度變化來實現(xiàn)，以便在頻率變化時提供快速的慣性響應(yīng)。
15、進(jìn)一步地，動態(tài)功率追蹤系數(shù)用于靈活調(diào)節(jié)虛擬慣量系數(shù)，以提高慣性響應(yīng)的精度和效率。
16、進(jìn)一步地，其中風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)包括用于檢測頻率變化的傳感器、用于動態(tài)調(diào)整mppt曲線的控制器以及用于執(zhí)行慣性響應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換模塊。
17、本專利技術(shù)的有益效果為：
18、本專利技術(shù)涉及一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，旨在增強(qiáng)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。該方法通過在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（dfig）風(fēng)電機(jī)組的控制模塊中引入動態(tài)功率追蹤系數(shù)，來實現(xiàn)快速的慣性頻率響應(yīng)。當(dāng)電網(wǎng)頻率波動時，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r調(diào)整最大功率點跟蹤（mppt）曲線，從而釋放或吸收轉(zhuǎn)子動能以參與慣性響應(yīng)，抑制頻率跌落速率并提升頻率跌落的最低點。通過該方法，風(fēng)機(jī)在完成慣性響應(yīng)后能夠自動恢復(fù)至最優(yōu)運行點，從而保證技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益的平衡。本專利技術(shù)具有實時響應(yīng)能力、靈活的慣量調(diào)節(jié)能力以及增強(qiáng)頻率穩(wěn)定性的優(yōu)點，適用于高風(fēng)電滲透率電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)需求。
19、本專利技術(shù)所述的方法能夠在系統(tǒng)頻率發(fā)生變化時實時調(diào)整風(fēng)機(jī)的功率輸出，實現(xiàn)快速的頻率響應(yīng)；具有靈活的慣量調(diào)節(jié)，通過動態(tài)功率追蹤策略，可以根據(jù)電網(wǎng)的實際需求靈活調(diào)整虛擬慣量系數(shù)，使慣量響應(yīng)更加精準(zhǔn)和高效；增強(qiáng)頻率穩(wěn)定性，通過快速的頻率響應(yīng)和慣量調(diào)節(jié)，該方法能夠有效抑制系統(tǒng)頻率跌落速率，提升頻率跌落的最低點，從而增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，在步驟S31-S32過程中，在頻率下跌時，最大功率點跟蹤曲線的調(diào)整通過將風(fēng)機(jī)的運行點從初始點A提升至新的參考點B來實現(xiàn)，參考點B與初始點A的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，同時參考點B的輸出功率高于初始點A的輸出功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，在步驟S41-S42過程中，在頻率爬升時，最大功率點跟蹤曲線的調(diào)整通過將風(fēng)機(jī)的運行點從初始點A降低至新的參考點D來實現(xiàn)，參考點D與初始點A的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，同時參考點D的輸出功率低于初始點A的輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，步驟S31-S32過程中，釋放DFIG風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子動能增加有功輸出，參與系統(tǒng)的慣性頻率響應(yīng)；步驟S41-S42過程中，釋放DFIG風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子電能減小有功輸出，以參與系統(tǒng)的慣性頻率響應(yīng)。
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6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，動態(tài)功率追蹤系數(shù)用于靈活調(diào)節(jié)虛擬慣量系數(shù)，以提高慣性響應(yīng)的精度和效率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，其中風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)包括用于檢測頻率變化的傳感器、用于動態(tài)調(diào)整MPPT曲線的控制器以及用于執(zhí)行慣性響應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換模塊。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，在步驟s31-s32過程中，在頻率下跌時，最大功率點跟蹤曲線的調(diào)整通過將風(fēng)機(jī)的運行點從初始點a提升至新的參考點b來實現(xiàn)，參考點b與初始點a的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，同時參考點b的輸出功率高于初始點a的輸出功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，在步驟s41-s42過程中，在頻率爬升時，最大功率點跟蹤曲線的調(diào)整通過將風(fēng)機(jī)的運行點從初始點a降低至新的參考點d來實現(xiàn)，參考點d與初始點a的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，同時參考點d的輸出功率低于初始點a的輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于動態(tài)功率追蹤的雙饋風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量控制方法，其特征在于，步驟s31...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭玉杰，郭輝，禹獻(xiàn)玲，崔東亞，高朋飛，張東海，馮海波，張順利，
申請(專利權(quán))人：河南九域恩湃電力技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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