一种风机转速恢复方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种风机转速恢复方法及系统，该方法包括：实时采集风机转速及电网频率；判断电网频率是否偏离电网额定频率；如电网频率偏离电网额定频率，按照第一电磁功率曲线控制风机变流器控制器，第一电磁功率曲线根据虚拟同步控制算法计算得到；判断风机转速是否下降到预设的第一转速限值；如风机转速下降到所述第一转速限值，按照第二电磁功率曲线控制风机变流器控制器，第二电磁功率曲线根据比例积分算法计算得到；判断风机转速是否从第一转速限值上升到第二转速限值；如风机转速从第一转速限值上升到第二转速限值，按照第三电磁功率曲线控制风机变流器控制器，第三电磁功率曲线根据MPPT算法计算得到。

A method and system for fan speed recovery

The invention provides a fan speed recovery method and a system, which comprises: collecting the fan speed and the grid frequency in real time; judging whether the grid frequency deviates from the grid rated frequency; if the grid frequency deviates from the grid rated frequency, controlling the fan converter controller according to the first electromagnetic power curve, and the first electromagnetic power curve. The line is calculated according to the virtual synchronous control algorithm, whether the fan speed drops to the preset first speed limit, if the fan speed drops to the first speed limit, the fan converter controller is controlled according to the second electromagnetic power curve, and the second electromagnetic power curve is calculated according to the proportional integral algorithm. Whether the engine speed is increased from the first speed limit to the second speed limit or not; if the fan speed rises from the first speed limit to the second speed limit, the fan converter controller is controlled according to the third electromagnetic power curve, and the third electromagnetic power curve is calculated according to MPPT algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种风机转速恢复方法及系统
本专利技术涉及新能源
，尤其涉及一种风机转速恢复方法及系统。
技术介绍
为解决能源和环境问题，风力发电技术得到了大规模的发展与应用。为提高含大规模风电并网的电力系统的频率稳定性和电压稳定性，可将虚拟同步控制技术运用于风电机组。作为风力发电的主流机型之一，双馈风力发电机在工程应用中广泛采用不预留备用容量的虚拟同步控制方式。当电网发生频率扰动事件时，机组通过释放部分转子动能为电网提供短时有功功率支撑。该方式的一大优点是提高了风电运行的经济性，但若在有功支撑过程中风机转速降低到保护允许值，风机将被强制退出调频并导致风机输出电磁功率突然大幅跌落，造成系统频率的二次跌落。当风机调频策略不当时，频率二次跌落可能远大于系统频率一次跌落的深度，带来非常不利的影响。目前在工程应用中，采用虚拟同步控制的双馈风电机组退出调频时，其电磁功率给定值根据当前转速在MPPT跟踪曲线上对应的功率确定。该转速恢复办法将导致风电机组电磁功率瞬间大幅度跌落，造成严重的频率二次跌落问题。为了改善风电机组转速恢复过程中频率二次跌落问题，一些文献从风电单机和场站两方面入手提出了改进办法。单机方面，一些学者提出了基于功率跟踪曲线切换的惯性控制策略，通过在转速恢复过程中不断修正跟踪曲线比例系数，使得电磁功率基本维持在调频前的水平。此方法无法为系统提供必要的一次调频，实现方法复杂，需在线实时修正系数，不易工程实现。一些文献提出了转速延迟恢复方法，恢复过程中不断计算有功参考值，改善频率特性。然而，此方法需要实时准确测量风速作为算法的输入信号。场站方面，部分文献提出在风场送出端配置一定容量的储能，从而补偿转速恢复过程中风机出力的跌落；该方法可有效提高风电调频性能，但大大提高了系统的成本。另有学者提出风场内不同风机之间的协同控制，充分利用风机间出力的差异，合理配置风机退出调频的时机；然而，此方法需要场站级的中央控制器，且需要高速通讯网络保证场站和单机之间的信息交互。由上可知，现有技术和方法存在成本高、实现难、可靠性低的不足，难以在工程中大规模推广应用。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术实施例提供了一种风机转速恢复方法及系统。一方面，本专利技术实施例提供了一种风机转速恢复方法，所述方法包括：实时采集风机转速及电网频率；判断所述电网频率是否偏离电网额定频率；如所述电网频率偏离电网额定频率，按照第一电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第一电磁功率曲线根据虚拟同步控制算法计算得到；判断所述风机转速是否下降到预设的第一转速限值；如所述风机转速下降到所述第一转速限值，按照第二电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第二电磁功率曲线根据比例积分算法计算得到；判断所述风机转速是否从所述第一转速限值上升到第二转速限值；如所述风机转速从所述第一转速限值上升到第二转速限值，按照第三电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第三电磁功率曲线根据MPPT算法计算得到。在一实施例中，当所述电网频率未偏离电网额定频率时，按照所述第三电磁功率曲线控制风机变流器控制器。在一实施例中，所述第二转速限值为所述第二电磁功率曲线与第三电磁功率曲线交点处的风机转速。在一实施例中，按照下式计算所述第一电磁功率曲线：P1＝(fN－fpll)×Kf×PN/fN+d(fN－fpll)/dt×TJ×PN/fN+Pini其中，P1为第一电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；fN为电网额定频率；fpll为锁相环从电网实时采集的电网频率；Kf为虚拟同步控制算法中的调频系数；PN为风机的额定功率；TJ为虚拟同步控制算法中的惯性时间常数；Pini为电网频率稳定时风机发出的有功功率。在一实施例中，按照下式计算所述第二电磁功率曲线：P2＝kp2×(ωref－ω)+ki2×∫(ωref－ω)dt其中，P2为第二电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；ωref为风机的参考转速；ω为实时采集的风机转速；kp2为比例积分算法中的比例调节系数；ki2为比例积分算法中的积分调节系数。在一实施例中，按照下式计算所述第三电磁功率曲线：P0＝kp0×(ωref－ω)+ki0×∫(ωref－ω)dt其中，P0为第三电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；ωref为风机的参考转速；ω为实时采集的风机转速；kp0为MPPT算法中的比例调节系数；ki2为MPPT算法中的积分调节系数。在一实施例中，所述比例积分算法中的比例系数小于所述MPPT算法中的比例系数，所述比例积分算法中的积分系数也小于所述MPPT算法中的积分系数。另一方面，本专利技术实施例还提供一种风机转速恢复系统，所述系统包括：参数采集单元，用于实时采集风机转速及电网频率；频率监测单元，用于判断所述电网频率是否偏离电网额定频率；第一控制单元，当所述电网频率偏离电网额定频率时，用于按照第一电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第一电磁功率曲线根据虚拟同步控制算法计算得到；转速监控单元，用于判断所述风机转速是否下降到预设的第一转速限值；第二控制单元，当所述风机转速下降到所述第一转速限值时，用于按照第二电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第二电磁功率曲线根据比例积分算法计算得到；所述转速监控单元，还用于判断所述风机转速是否从所述第一转速限值上升到第二转速限值；第三控制单元，当所述风机转速从所述第一转速限值上升到第二转速限值时，用于按照第三电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第三电磁功率曲线根据MPPT算法计算得到。在一实施例中，当所述频率监测单元监测到电网频率未偏离电网额定频率时，由所述第三控制单元按照所述第三电磁功率曲线控制风机变流器控制器。在一实施例中，所述第二转速限值为所述第二电磁功率曲线与第三电磁功率曲线交点处的风机转速。在一实施例中，按照下式计算所述第一电磁功率曲线：P1＝(fN－fpll)×Kf×PN/fN+d(fN－fpll)/dt×TJ×PN/fN+Pini其中，P1为第一电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；fN为电网额定频率；fpll为锁相环从电网实时采集的电网频率；Kf为虚拟同步控制算法中的调频系数；PN为风机的额定功率；TJ为虚拟同步控制算法中的惯性时间常数；Pini为电网频率稳定时风机发出的有功功率。在一实施例中，按照下式计算所述第二电磁功率曲线：P2＝kp2×(ωref－ω)+ki2×∫(ωref－ω)dt其中，P2为第二电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；ωref为风机的参考转速；ω为实时采集的风机转速；kp2为比例积分算法中的比例调节系数；ki2为比例积分算法中的积分调节系数。在一实施例中，按照下式计算所述第三电磁功率曲线：P0＝kp0×(ωref－ω)+ki0×∫(ωref－ω)dt其中，P0为第三电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；ωref为风机的参考转速；ω为实时采集的风机转速；kp0为MPPT算法中的比例调节系数；ki2为MPPT算法中的积分调节系数。在一实施例中，所述比例积分算法中的比例系数小于所述MPPT算法中的比例系数，所述比例积分算法中的积分系数也小于所述MPPT算法中的积分系数。本专利技术实施例所提出的风机转速恢复方法及系统大幅度改善了传统转速恢复方法带来的严重的频率二次跌落问题，在不改动风电机组硬件结构的条件下为风电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风机转速恢复方法，其特征在于，所述方法包括：实时采集风机转速及电网频率；判断所述电网频率是否偏离电网额定频率；如所述电网频率偏离电网额定频率，按照第一电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第一电磁功率曲线根据虚拟同步控制算法计算得到；判断所述风机转速是否下降到预设的第一转速限值；如所述风机转速下降到所述第一转速限值，按照第二电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第二电磁功率曲线根据比例积分算法计算得到；判断所述风机转速是否从所述第一转速限值上升到第二转速限值；如所述风机转速从所述第一转速限值上升到第二转速限值，按照第三电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第三电磁功率曲线根据MPPT算法计算得到。

【技术特征摘要】
1.一种风机转速恢复方法，其特征在于，所述方法包括：实时采集风机转速及电网频率；判断所述电网频率是否偏离电网额定频率；如所述电网频率偏离电网额定频率，按照第一电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第一电磁功率曲线根据虚拟同步控制算法计算得到；判断所述风机转速是否下降到预设的第一转速限值；如所述风机转速下降到所述第一转速限值，按照第二电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第二电磁功率曲线根据比例积分算法计算得到；判断所述风机转速是否从所述第一转速限值上升到第二转速限值；如所述风机转速从所述第一转速限值上升到第二转速限值，按照第三电磁功率曲线控制风机变流器控制器，所述第三电磁功率曲线根据MPPT算法计算得到。2.根据权利要求1所述的风机转速恢复方法，其特征在于，当所述电网频率未偏离电网额定频率时，按照所述第三电磁功率曲线控制风机变流器控制器。3.根据权利要求1所述的风机转速恢复方法，其特征在于，所述第二转速限值为所述第二电磁功率曲线与第三电磁功率曲线交点处的风机转速。4.根据权利要求1所述的风机转速恢复方法，其特征在于，按照下式计算所述第一电磁功率曲线：P1＝(fN－fpll)×Kf×PN/fN+d(fN－fpll)/dt×TJ×PN/fN+Pini其中，P1为第一电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；fN为电网额定频率；fpll为锁相环从电网实时采集的电网频率；Kf为虚拟同步控制算法中的调频系数；PN为风机的额定功率；TJ为虚拟同步控制算法中的惯性时间常数；Pini为电网频率稳定时风机发出的有功功率。5.根据权利要求1所述的风机转速恢复方法，其特征在于，按照下式计算所述第二电磁功率曲线：P2＝kp2×(ωref－ω)+ki2×∫(ωref－ω)dt其中，P2为第二电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；ωref为风机的参考转速；ω为实时采集的风机转速；kp2为比例积分算法中的比例调节系数；ki2为比例积分算法中的积分调节系数。6.根据权利要求1所述的风机转速恢复方法，其特征在于，按照下式计算所述第三电磁功率曲线：P0＝kp0×(ωref－ω)+ki0×∫(ωref－ω)dt其中，P0为第三电磁功率曲线上任意一点的电磁功率；ωref为风机的参考转速；ω为实时采集的风机转速；kp0为MPPT算法中的比例调节系数；ki2为MPPT算法中的积分调节系数。7.根据权利要求1所述的风机转速恢复方法，其特征在于，所述比例积分算法中的比例系数小于所述MPPT算法中的比例系数，所述比例积分算法中的积分系数也小于所述MPPT算法中的积分系数。8.一种风机转速恢复系统，其特征在于，所述系统包括：参数采集单元，用于实时采集风机转速及电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，程雪坤，宋鹏，葛俊，王晓声，崔阳，张扬帆，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国网冀北电力有限公司，国家电网公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11