【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及風機電站的構網型功能領域，具體是一種主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制方法及裝置。
技術介紹
1、隨著風電機組大規模接入，電網呈現“雙高”“雙新”“雙峰”的特征進一步凸顯。風電機組高比例接入將給電網穩定問題帶來不容忽視的影響。由于風機的有功及無功功率是采用電網的相角和電壓，相當于只控制送入電網電流的幅值以及其相對于電壓的相位，因此新能源機組常稱為電流源。目前，傳統新能源機組均采用“電流源模式”，無法構建100％新能源系統，往往在低短路比、弱交流系統中無法支撐電網，導致頻率電壓崩潰、功率振蕩、機組脫網。
2、因此，為提升傳統新能源風電機組低慣量、強波動、弱支撐并網特性，發電并網技術需要從“被動適應”的跟網型到“主動支撐”的構網型角色轉變。構網型風電機組是可獨立構建電網的機組，基于“電壓源模式”的構網型風電機組則能夠有效解決上述問題。因此，許多工程中提出了一種采用基于直流電容慣性同步控制策略的工程化構網控制算法，并有效考慮了直流母線電容較小的問題，而該策略仍采用變流跟隨主控的傳統控制架構。
3、上述策略雖然保留了風機現有架構同時利用了直流母線控制特性，但是卻存在兩個缺陷：一是啟動過程仍需要大電網協助其建立直流母線電壓，導致直驅式風機無法實現黑啟動功能；二是有功功率仍由主控根據風況和整機狀態進行給定，而主控未能響應頻率下擾需增發的有功功率，導致風機一次調頻功能無法在風機端口處實現，有功支撐能力僅有慣量支撐效果，獨立運行時撬棒易動作停機。因此現階段采用直流電容慣性同步控制策略的無儲能型風電技
技術實現思路
1、本專利技術為了解決上述難題，提出一種主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制方法及裝置，采用機側控制直流母線電壓，網側控制風機功率的思路，并通過變流器下發功率給主控制器，主控制器通過快速調節變槳實現電磁與機械平衡。
2、一種主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，包括：主控制器、與主控制器連接的機側變流器以及網側變流器；所述主控制器用于：
3、啟動風力發電機組運行，通過變槳操作，使風力發電機組的葉輪開始吸收風能，并帶動風力發電機發電機轉速不斷上升；
4、當風力發電機轉速達到設定的并網轉速時，啟動所述機側變流器，并控制所述機側變流器將直流母線電壓穩定在設定的額定電壓；
5、當直流母線電壓穩定時，啟動所述網側變流器，采用虛擬同步控制模式對所述網側變流器輸出電流進行控制；
6、檢測并接收網側端口的輸出功率，根據所述網側端口的輸出功率進行實時變槳以使所述網側端口的輸出功率維持在目標功率。
7、進一步的，所述主控制器包括轉矩偏差限值調節模塊、離網運行穩定控制模塊、分別與機側變流器以及網側變流器連接的機側變流器控制模塊和網側變流器控制模塊。
8、進一步的，所述機側變流器控制模塊包括：
9、機側變流器啟動單元，用于待所述發電機轉速達到并網轉速，啟動所述機側變流器；
10、直流母線電壓檢測單元，用于實時檢測直流母線電壓；
11、電能流向控制單元，用于當直流母線電壓低于額定電壓時，控制所述機側變流器使電能從風力發電機流向直流母線，使直流母線電壓升高；當直流母線電壓高于額定電壓時，控制所述機側變流器使電能從直流母線流向風力發電機，使直流母線電壓降低。
12、進一步的，所述網側變流器控制模塊包括：
13、網側變流器啟動單元，用于待所述直流母線電壓穩定后，啟動所述網側變流器；
14、網側端口電壓檢測單元，用于實時檢測網側端口電壓；
15、輸出電流控制單元，用于當檢測到網側端口電壓小于標稱電壓時，控制所述網側變流器增大輸出電流設定值，并檢測實際輸出電流，如果實際輸出電流小于輸出電流設定值，控制所述網側變流器增大電流輸出；如果實際輸出電流大于輸出電流設定值，控制所述網側變流器將小電流輸出，最終使得實際輸出電流與輸出電流設定值相等；當檢測到網側端口電壓大于標稱電壓時，控制所述網側變流器減小輸出電流設定值，并檢測實際輸出電流，如果實際輸出電流小于輸出電流設定值，控制所述網側變流器增大電流輸出，如果實際輸出電流大于輸出電流設定值，控制所控制述網側變流器減小電流輸出，最終使得實際輸出電流與輸出電流設定值相等；
16、輸出功率檢測單元，用于檢測網側端口的輸出功率，將檢測到的網側端口的輸出功率反饋給所述主控制器。
17、進一步的，所述轉矩偏差限值調節模塊用于在檢測到電網頻率擾動時，觸發慣量調頻需求，置位iner_fm標志，并提高轉矩偏差限值至15％，調節后的轉矩偏差限值由主控制器傳輸至機側變流器控制模塊，機側變流器控制模塊根據更新后的轉矩偏差限值動態調整轉矩控制，確保在頻率波動情況下發電機的慣量響應能力。
18、進一步的，所述離網運行穩定控制模塊用于在變流器檢測到離網運行狀態時，置位離網運行標志pri_fm，主控制器在接收到離網運行標志后，將變流器實時反饋的功率值作為當前功率給定值，并將此更新的功率給定值傳回至變流器，以確保離網狀態下轉矩與轉速的平穩運行。
19、進一步的，所述離網運行狀態為主控給定功率與變流器反饋功率差值超過預設限值。
20、一種主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制方法，采用上述裝置進行，所述方法包括如下步驟：
21、啟動風力發電機組運行，通過變槳操作，使風力發電機組的葉輪開始吸收風能，并帶動風力發電機轉速不斷上升；
22、當風力發電機轉速達到設定的并網轉速時，啟動所述機側變流器，并控制所述機側變流器將直流母線電壓穩定在設定的額定電壓；
23、當直流母線電壓穩定時，啟動所述網側變流器，采用虛擬同步控制模式對所述網側變流器輸出電流進行控制，檢測并接收網側端口的輸出功率；
24、所述主控制器根據所述網側端口的輸出功率進行實時變槳以使所述網側端口的輸出功率維持在目標功率。
25、進一步的，所述主控制器根據所述網側端口的輸出功率進行實時變槳以使所述網側端口的輸出功率維持在目標功率，具體包括：
26、所述主控制器在檢測到電網頻率擾動時，觸發慣量調頻需求，置位iner_fm標志，并提高轉矩偏差限值至15％，調節后的轉矩偏差限值由主控制器傳輸至機側變流器控制模塊，機側變流器控制模塊根據更新后的轉矩偏差限值動態調整轉矩控制，確保在頻率波動情況下發電機的慣量響應能力；
27、在變流器檢測到離網運行狀態時，置位離網運行標志pri_fm，主控制器在接收到離網運行標志后，將變流器實時反饋的功率值作為當前功率給定值，并將此更新的功率給定值傳回至變流器，以確保離網狀態下轉矩與轉速的平穩運行
28、有益效果：與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
29、本專利技術通過交換機側網側變流器控制目標，提出變流器實際應輸出的功本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，包括：主控制器、與主控制器連接的機側變流器以及網側變流器；所述主控制器用于：
2.如權利要求1所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述主控制器包括轉矩偏差限值調節模塊、離網運行穩定控制模塊、分別與機側變流器以及網側變流器連接的機側變流器控制模塊和網側變流器控制模塊。
3.如權利要求2所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述機側變流器控制模塊包括：
4.如權利要求2所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述網側變流器控制模塊包括：
5.如權利要求2所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述轉矩偏差限值調節模塊用于在檢測到電網頻率擾動時，觸發慣量調頻需求，置位INER_FM標志，并提高轉矩偏差限值至15％，調節后的轉矩偏差限值由主控制器傳輸至機側變流器控制模塊，機側變流器控制模塊根據更新后的轉矩偏差限值動態調整轉矩控制，確保在頻率波動情況下發電機的慣量響應
6.如權利要求2所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述離網運行穩定控制模塊用于在變流器檢測到離網運行狀態時，置位離網運行標志PRI_FM，主控制器在接收到離網運行標志后，將變流器實時反饋的功率值作為當前功率給定值，并將此更新的功率給定值傳回至變流器，以確保離網狀態下轉矩與轉速的平穩運行。
7.如權利要求6所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述離網運行狀態為主控給定功率與變流器反饋功率差值超過預設限值。
8.一種主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制方法，其特征在于，采用如權利要求1-7中任一項所述裝置進行，所述方法包括如下步驟：
9.如權利要求8所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制方法，其特征在于，所述主控制器根據所述網側端口的輸出功率進行實時變槳以使所述網側端口的輸出功率維持在目標功率，具體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，包括：主控制器、與主控制器連接的機側變流器以及網側變流器；所述主控制器用于：
2.如權利要求1所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述主控制器包括轉矩偏差限值調節模塊、離網運行穩定控制模塊、分別與機側變流器以及網側變流器連接的機側變流器控制模塊和網側變流器控制模塊。
3.如權利要求2所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述機側變流器控制模塊包括：
4.如權利要求2所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述網側變流器控制模塊包括：
5.如權利要求2所述的主控跟隨變流調節的無儲能型構網風電機組控制裝置，其特征在于，所述轉矩偏差限值調節模塊用于在檢測到電網頻率擾動時，觸發慣量調頻需求，置位iner_fm標志，并提高轉矩偏差限值至15％，調節后的轉矩偏差限值由主控制器傳輸至機側變流器控制模塊，機側變流器控制模塊根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡畔，熊昊哲，柳丹，冀肖彤，馮冰洋，熊平，曹侃，王偉，劉巨，葉暢，康逸群，江克證，李喆，宿磊，鄧萬婷，游力，熊亮靂，胡雨宣，李獵，敖禹琦，馮萬里，
申請(專利權)人：國網湖北省電力有限公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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