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专利号: 2019100366383
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种风电并网逆变器调频的控制方法,其特征在于,所述控制方法应用于风电并网系统中的调频控制,所述控制方法包括:所述风电并网系统采用输出电压外环和输出电流内环的双闭环控制策略,采用虚拟同步电机进行控制;

获取所述风电并网系统的运行频率;

判断所述运行频率是否在频率范围内,如果是,采用虚拟同步电机对所述风电并网系统进行一次调频;否则,采用虚拟同步电机对所述风电并网系统进行二次调频;

所述虚拟同步电机的转子运动方程模拟转动惯量和阻尼特性为:其中,J为虚拟转动惯量;Dp为阻尼系数;ωref为频率参考;Pref为逆变器有功功率参考值;ωmg为逆变器输出频率;Pgf为逆变器输出有功功率;θmg为功角;

所述二次调频具体包括:采用频率自恢复控制算法对所述风电并网系统调频;

所述频率自恢复控制算法的具体步骤为:

获取所述风电并网系统的参考频率与所述风电并网系统的逆变器的输出频率的差值,获得频率偏差值;

将所述频率偏差值采用积分反馈控制储能模块补偿功率差值;

将所述频率偏差值采用比例前馈修正输出频率;

增加积分反馈后,转矩方程为:

其中,kωi为二次调频控制中的积分系数;

增加比例前馈后,相角方程表示为:

其中,kωc为二次调频控制中比例系数;ω'mg为二次控制中逆变器实际输出频率;

所述风电并网系统的有功功率-频率特性为:通过调节比例系数kωc改变有功功率-频率特性的增益;

所述二次调频为通过比例环节对输出电压频率进行补偿;通过积分环节对输出功率进行补偿;

在频率波动瞬间,所述比例环节首先对输出电压频率进行修正,然后随着所述积分环节功率补偿增加,频率反馈与频率参考差值逐渐缩小,直到频率在频率阈值范围内,所述比例环节退出调频,所述积分环节持续补偿功率,直到逆变器输出频率ωmg恢复到频率参考ωref,此时所述积分环节退出调频。

2.一种风电并网逆变器调频的控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:运行频率获取模块,用于获取风电并网系统的运行频率;

判断模块,用于判断所述运行频率是否在频率范围内;

一次调频模块,用于采用虚拟同步电机对所述风电并网系统进行一次调频;

二次调频模块,用于采用虚拟同步电机对所述风电并网系统进行二次调频;

所述控制系统还包括:虚拟同步电机模块,用于根据所述判断模块的判断结果,控制所述一次调频模块或所述二次调频模块对所述风电并网系统进行一次调频或二次调频;所述虚拟同步电机的转子运动方程模拟转动惯量和阻尼特性为:其中,J为虚拟转动惯量;Dp为阻尼系数;ωref为频率参考;Pref为逆变器有功功率参考值;ωmg为逆变器输出频率;Pgf为逆变器输出有功功率;θmg为功角;

所述二次调频模块具体包括:

频率偏差值计算单元,用于获取所述风电并网系统的参考频率与所述风电并网系统的逆变器的输出频率的差值,获得频率偏差值;

功率补偿单元,用于将所述频率偏差值采用积分反馈控制储能模块补偿功率差值;

输出频率修正单元,用于将所述频率差值采用比例前馈修正输出频率;

所述二次调频模块还包括:

比例环节单元,用于通过比例环节对输出电压频率进行补偿;

积分环节单元,用于通过积分环节对输出功率进行补偿;

增加积分反馈后,转矩方程为:

其中,kωi为二次调频控制中的积分系数;

增加比例前馈后,相角方程表示为:

其中,kωc为二次调频控制中比例系数;ω'mg为二次控制中逆变器实际输出频率;

风电并网系统的有功功率-频率特性为:

通过调节比例系数kωc改变有功功率-频率特性的增益;

在频率波动瞬间,所述比例环节单元首先通过比例环节对输出电压频率进行修正补偿,然后随着所述积分环节功率补偿增加,频率反馈与频率参考差值逐渐缩小,直到频率在频率阈值范围内,所述比例环节单元退出调频,所述积分环节单元通过积分环节持续补偿功率,直到逆变器输出频率ωmg恢复到频率参考ωref,此时所述积分环节单元退出调频。