负荷扰动的双馈风机参与风柴微网调频控制方法技术

本发明专利技术涉及一种负荷扰动的双馈风机参与风柴微网调频控制方法，首先，设计观测器对微电网内负荷扰动进行实时估计，将估计值按比例分配给双馈风机及柴油机承担，并结合传统惯性策略来控制双馈风机的有功输出；增设转速恢复模块，根据微电网频率偏差及双馈风机的功率来设计转速恢复模块的启动条件，待频率恢复稳定后，启动转速恢复模块，转速加速恢复到调频前水平。提高双馈风机参与微电网的调频能力，增强微电网对负荷扰动的响应能力，同时优化转速恢复过程。

Load disturbance doubly fed fan participates in FM control method of wind firewood micronet

The invention relates to a method for controlling in wind diesel, FM microgrid DFIG load disturbance observer is designed for the first, the microgrid load disturbance estimate, will estimate the value assigned to the doubly fed wind turbine and diesel engine for power output in proportion, combined with the traditional inertial control strategy of doubly fed wind machine speed; adding recovery module, the start condition according to the power micro grid frequency deviation and DFIG to design speed recovery module, the frequency stabilized after the startup speed recovery module, speed accelerated recovery to the level before the fm. The doubly fed fan can improve the FM capacity of the microgrid, enhance the response ability of the microgrid to the load disturbance, and optimize the speed recovery process.

【技术实现步骤摘要】
负荷扰动的双馈风机参与风柴微网调频控制方法
本专利技术涉及一种微电网频率调节技术，特别涉及一种负荷扰动的双馈风机参与风柴微网调频控制方法。
技术介绍
频率是微电网安全稳定运行的重要参数。在孤岛运行模式下，微电网需要自行维持源-荷平衡，从而保证用户的电能质量。然而，由于负荷的投切变化和新能源出力的波动，独立微电网可能会出现功率失衡，以致频率出现偏移甚至超出安全运行范围。因此，微电网必须采取合适的有功控制策略，来获得足够的调频能力(文献1：PeasJA，MoreiraCL，MadureiraAG.Definingcontrolstrategiesformicrogridsislandedoperation[J].IEEETransactionsonPowerSystems，2006，21(2)：916-924；文献2：王成山，肖朝霞，王守相.微网综合控制与分析[J].电力系统自动化，2008，32(7)：98-103.WangChengshan，XiaoZhaoxia，WangShouxiang.Syntheticalcontrolandanalysisofmicrogrid[J].2008，32(7)：98-103(inChinese)；文献3：杜威，姜齐荣，陈蛟瑞.微电网电源的虚拟惯性频率控制策略[J].电力系统自动化，2011，12(10)：26-30.DuWei，JiangQirong，ChenJiaorui.Frequencycontrolstrategyofdistributedgenerationsbasedonvirtualinertiainamicrogrid[J].AutomationofElectricPowerSystems，2011，12(10)：26-30(inChinese))。独立微网中一般由柴油机或储能装置来承担主要调频任务，然而柴油机的频率响应速度较慢，难以实现快速动态调频，而大规模配置储能装置来主导调频显然是不经济的。作为微网广泛采用的双馈风机、光伏通常由电力电子装置与电网频率解耦，运行在最大功率跟踪模式下，这也使得双馈风机等无法参与频率的调节。实际上，双馈风机的转子中储存着大量的旋转动能，在风电渗透率较高的微网中，通过适当的控制，双馈风机可以将转子中动能迅速转化为电功率，瞬间增加风机功率输出，从而为微电网频率调节做出贡献(文献4：唐西胜，苗福丰，齐智平，等.风力发电的调频技术研究综述[J].中国电机工程学报，2014，34(25)：4304-4314.TangXisheng，MiaoFufeng，QiZhiping，etal.Surveyonfrequencycontrolofwindpower[J].ProceedingsoftheCSEE，2014，34(25)：4304-4314(inChinese)；文献5：刘巨，姚伟，文劲宇，等.大规模风电参与系统频率调整的技术展望[J].电网技术，2014，38(3)：638-646.LiuJu，YaoWei，WenJinyu，etal.Prospectoftechnologyforlarge-scalewindfarmparticipatingintopowergridfrequencyregulation[J].PowerSystemTechnology，2014，38(3)：638-646(inChinese)；文献6：KayikciM，MilanovicJV.Dynamiccontributionofdoubly-basedwindplantstosystemfrequencydisturbances[J].IEEETransactionsonPowerSyetems.2009，24(22)：859-867)。近年来，关于微电网中双馈风机参与频率调节的研究已经取得了一定的成果。为了使双馈风机具有像传统发电机那样的等效惯量，文献[7-9]提出了虚拟惯量的概念，使双馈风机有功输出与电网频率不再解耦，能够响应频率变化，快速提高有功输出，为微电网提供功率支撑。文献[10-11]进一步提出下垂控制，增加输出功率来抑制稳态频率偏差，与虚拟惯量控制结合，实现双馈风机在微电网中具有等效惯量。但上述研究都是仅基于微电网频率，没有将微电网实时负荷扰动考虑进去。文献[12]提出了基于负荷波动的微电网频率调节控制策略，使微源能够通过响应外部负荷的变化来平抑频率偏差，但未考虑微源的等效惯量。在虚拟惯量阶段结束后，风机转子转速偏离最优值，需要开始恢复转速使转速回到调频前状态，但此时转速通常处于较低的水平，自身恢复速度较慢，回到调频前的水平需要较长的时间，而风机电磁功率的瞬间大幅减少将可能引起频率的二次跌落[13]。针对此问题，文献[14-15]中双馈风机采用超速控制来留有备用容量，通过备用容量提高转速恢复速度，但这存在着控制盲区。文献[16]提出迟滞转速恢复的时间，即在频率偏差为零时再启动恢复，但其策略影响了前期调频阶段，减弱了风机调频能力。文献[17]进一步提出基于双馈风机电磁功率与机械功率的关系来启动转速恢复，虽然实现了灵活启动恢复转速，但未考虑频率偏差，仍可能对频率的造成不利影响。文献7：KeungPing-Kwan，LiPei，BanakarH.Kineticenergyofwind-turbinegeneratorsforsystemfrequencysupport[J].IEEETransactionsonPowerSystems，2009，24(1)：279-287。文献8：Arani,M.F.M.,El-Saadany,E.F.“ImplementingVirtualInertiainDFIG-BasedWindPowerGeneration”,IEEETrans.PowerSystems,vol.28,no.2,pp.1373-1384,2013。文献9：李和明，张祥宇，王毅，等.基于功率跟踪优化的双馈风电机组虚拟惯性控制技术[J].中国电机工程学报，2012，32(7)：32-39.LiHeming，ZhangXiangyu，WangYi，etal.Virtualinertiacontrolofdfig-basedwindturbinesbasedontheoptimalpowertracking[J].ProceedingsoftheCSEE，2012，32(7)：32-39(inChinese)。文献10：WangYe，DelilleG，BayemH.Highwindpowerpenetrationinisolatedpowersystems-assementofwindinertialandprimaryfrequencyresponse[J].IEEETransactionsonPowerSystem.2013，28(3)：2412-2420。文献11：ErlichI，WilchM，Primaryfrequencycontrolbywindturbines[C]//2010IEEEPowerandEnergySocietyGeneralMeeting.Minnesota，USA：IEEEPower&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负荷扰动的双馈风机参与风柴微网调频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)首先，设计观测器对微电网内负荷扰动进行实时估计，将估计值按比例分配给双馈风机及柴油机承担，并结合传统惯性策略来控制双馈风机的有功输出；2)增设转速恢复模块，根据微电网频率偏差及双馈风机的功率来设计转速恢复模块的启动条件，待频率恢复稳定后，启动转速恢复模块，转速加速恢复到调频前水平。

【技术特征摘要】
1.一种负荷扰动的双馈风机参与风柴微网调频控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)首先，设计观测器对微电网内负荷扰动进行实时估计，将估计值按比例分配给双馈风机及柴油机承担，并结合传统惯性策略来控制双馈风机的有功输出；2)增设转速恢复模块，根据微电网频率偏差及双馈风机的功率来设计转速恢复模块的启动条件，待频率恢复稳定后，启动转速恢复模块，转速加速恢复到调频前水平。2.根据权利要求1所述负荷扰动的双馈风机参与风柴微网调频控制方法，其特征在于，所述步骤1)的具体步骤如下：A:以频率偏差Δf、柴油机输出PG、负荷扰动ΔPL为状态变量，以双馈风机调频增量ΔPe、柴油机输入量作为控制输入u1、u2，微电网调频状态空间模型可写成下式：式中ΔPd为柴油机输出功率增量，E为柴油机积分控制增量，Tg为柴油机调速器常数；Td为柴油发电机时间常数；Tp为微电源所接电力系统时间常数；Kp为相关增益；R为柴油机调速器速度调节系数；KI为积分控制增益；状态观测器设计如下：为状态变量的观测值，为状态变量观测值的导数量；根据风柴配比来计算负荷扰动时双馈风机和柴油机需要承担的功率比例，假设双馈风机输出额定输出功率为Pw，柴油机额定输出功率为Pd，分配系数β表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：符杨，张恒一，米阳，张开宇，冯煜尧，崔勇，
申请(专利权)人：上海电力学院，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海,31