双馈风机一次调频控制方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种双馈风机一次调频控制方法、系统及介质，属于风力发电领域，方法包括：基于风机功率、桨距角、风机转速和风速之间的映射关系，计算等效风速，以进一步计算桨距角补偿信号；根据桨距角补偿信号、风机功率和风机转速，计算桨距角参考信号以控制风机的桨距角，以及计算电磁转矩参考信号；根据风机的电磁功率、输出无功功率、三相电压和电磁转矩参考信号，计算第一驱动信号，以驱动转子侧PWM变换器；根据采集到的风机直流母线电容电压和网侧q轴电流，计算得到第二驱动信号，以驱动网侧PWM变换器。可以在风速测量不准的情况下，准确预判当前风速应有的风机最大功率，并在此基础上对风机进行精准调桨减载。础上对风机进行精准调桨减载。础上对风机进行精准调桨减载。

【技术实现步骤摘要】
双馈风机一次调频控制方法、系统及介质


[0001]本专利技术属于风力发电领域，更具体地，涉及一种双馈风机一次调频控制方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]双馈异步风力发电机(Doubly Fed Induction Generator，DFIG)是应用最为广泛的风力发电机。当并网电源系统频率低于额定频率时，新能源场站应根据一次调频曲线增加有功输出，一次调频功率变化幅度限制设置应不小于6％的运行功率。依据上述标准，双馈风机等新能源设备若采用减载留备用的方式参与一次调频，至少应减载6％的额定功率。只有在找到风机的最优功率的情况下，才能做到精准减载，否则会过量减载或减载不足。最优功率与风速挂钩，因此，要测量或评估出风机的等效风速，才能精准减载。
[0003]现有技术中存在两种风速测量方式，一种是在风机机舱上安装风速测量仪器以测量风速，另一种是在风机本体之外设立风速测量装置来评估风机所捕捉到的等效风速。这两种方式下，测得的风速并不代表风机捕捉到的风速，而且捕捉到的仅仅是一个点的风速，即存在测量不准确的问题，由此导致计算的最优功率存在误差，从而容易减载过量造成电能浪费，或减载不足使备用功率不足，达不到一次调频要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种双馈风机一次调频控制方法、系统及介质，其目的在于依据风速、桨距角、转速、机械功率四者的函数对应关系，确定风机当前运行工况下应有的最优功率，在此基础上做固定减载，并施以一次调频控制。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种双馈风机一次调频控制方法，包括：S1，基于风机功率、桨距角、风机转速和风速之间的映射关系，根据采集到的风机功率、桨距角和风机转速，计算得到等效风速，并根据并网频率、预设减载功率、所述等效风速和所述风机功率计算桨距角补偿信号；S2，根据所述桨距角补偿信号、所述风机功率和所述风机转速，计算得到桨距角参考信号和电磁转矩参考信号；S3，根据采集到的风机的电磁功率、输出无功功率、三相电压和所述电磁转矩参考信号，计算得到第一驱动信号，根据采集到的风机直流母线电容电压和网侧q轴电流，计算得到第二驱动信号；S4，根据所述桨距角参考信号控制风机的桨距角，根据所述第一驱动信号驱动与风机转子相连的转子侧PWM变换器，根据所述第二驱动信号驱动与电网相连的网侧PWM变换器，以调节风机转速、风机定子输出的有功功率和无功功率。
[0006]更进一步地，所述S1中计算桨距角补偿信号包括：计算所述等效风速对应的最优功率与所述预设减载功率之间的差值，得到减载运行状态下的参考功率；所述并网频率经下垂控制后得到补偿功率，将减载运行状态下的参考功率与所述补偿功率之和作为风机参考功率；根据所述风机参考功率和所述风机功率计算所述桨距角补偿信号。
[0007]更进一步地，所述根据所述风机参考功率和所述风机功率计算所述桨距角补偿信
号包括：计算所述风机参考功率与所述风机功率之间的差值，得到功率偏差，所述功率偏差经比例积分控制后得到所述桨距角补偿信号。
[0008]更进一步地，所述并网频率经下垂控制后得到补偿功率包括：计算所述并网频率与工频之间的差值，得到频率偏差，所述频率偏差经比例控制后得到所述补偿功率。
[0009]更进一步地，还包括：当所述桨距角补偿信号小于0时，将所述桨距角补偿信号限制为0。
[0010]更进一步地，所述S2包括：将所述风机功率对应的最优转速作为风机参考转速，计算所述风机参考转速与所述风机转速之间的差值，得到转速偏差；所述转速偏差经比例积分控制后得到所述电磁转矩参考信号；所述转速偏差经比例控制后得到桨距角控制信号，计算所述桨距角补偿信号与所述桨距角控制信号之和，得到所述桨距角参考信号。
[0011]更进一步地，还包括：当所述桨距角控制信号小于0时，将所述桨距角控制信号限制为0。
[0012]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种双馈风机一次调频控制系统，其特征在于，包括：与风机转子相连的转子侧PWM变换器，以及与电网相连的网侧PWM变换器；调浆减载调频控制器，用于基于风机功率、桨距角、风机转速和风速之间的映射关系，根据采集到的风机功率、桨距角和风机转速，计算得到等效风速，并根据并网频率、预设减载功率、所述等效风速和所述风机功率计算桨距角补偿信号；风机控制器，用于根据所述桨距角补偿信号、所述风机功率和所述风机转速，计算得到桨距角参考信号和电磁转矩参考信号，并根据所述桨距角参考信号控制风机的桨距角；转子侧电流电压控制器，用于根据采集到的风机的电磁功率、输出无功功率、三相电压和所述电磁转矩参考信号，计算得到第一驱动信号，并根据所述第一驱动信号驱动所述转子侧PWM变换器；网侧电流电压控制器，用于根据采集到的风机直流母线电容电压和网侧q轴电流，计算得到第二驱动信号，并根据所述第二驱动信号驱动所述网侧PWM变换器；实现风机转速、风机定子输出的有功功率和无功功率的调节。
[0013]更进一步地，所述调浆减载调频控制器包括：等效风速计算器，用于基于风机功率、桨距角、风机转速和风速之间的映射关系，根据采集到的风机功率、桨距角和风机转速，计算等效风速；最优功率计算器，用于计算所述等效风速对应的最优功率；第一减法器，用于计算所述等效风速对应的最优功率与所述预设减载功率之间的差值，得到减载运行状态下的参考功率；下垂控制器，用于对所述并网频率进行下垂控制，得到补偿功率；第一加法器；用于计算减载运行状态下的参考功率与所述补偿功率之和，得到风机参考功率；第二减法器，用于计算所述风机参考功率与所述风机功率之间的差值，得到功率偏差；第一比例积分器，用于对所述功率偏差进行比例积分控制，得到所述桨距角补偿信号。
[0014]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如上所述的双馈风机一次调频控制方法。
[0015]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：提供一种双馈风机一次调频控制方法，基于风机功率、桨距角、风机转速和风速之间的函数关系，确定风机当前风速下应有的最优功率，获得更精准的最优功率，并在此基础上对风机进行调桨减载，精准预留一次调频所需备用功率，确保风机参与一次调频及时响应的同时，避免过度减载造成的能量浪费，以及避免减载不足造成的调频时有功功率不足。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的双馈风机一次调频控制方法的流程图；
[0017]图2为本专利技术实施例提供的双馈风机一次调频控制系统的框图；
[0018]图3为本专利技术实施例提供的调浆减载调频控制器的控制原理图；
[0019]图4为本专利技术实施例提供的调浆减载调频控制器中下垂控制器的控制原理图；
[0020]图5为本专利技术实施例提供的风机控制器的控制原理图。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双馈风机一次调频控制方法，其特征在于，包括：S1，基于风机功率、桨距角、风机转速和风速之间的映射关系，根据采集到的风机功率、桨距角和风机转速，计算得到等效风速，并根据并网频率、预设减载功率、所述等效风速和所述风机功率计算桨距角补偿信号；S2，根据所述桨距角补偿信号、所述风机功率和所述风机转速，计算得到桨距角参考信号和电磁转矩参考信号；S3，根据采集到的风机的电磁功率、输出无功功率、三相电压和所述电磁转矩参考信号，计算得到第一驱动信号，根据采集到的风机直流母线电容电压和网侧q轴电流，计算得到第二驱动信号；S4，根据所述桨距角参考信号控制风机的桨距角，根据所述第一驱动信号驱动与风机转子相连的转子侧PWM变换器，根据所述第二驱动信号驱动与电网相连的网侧PWM变换器，以调节风机转速、风机定子输出的有功功率和无功功率。2.如权利要求1所述的双馈风机一次调频控制方法，其特征在于，所述S1中计算桨距角补偿信号包括：计算所述等效风速对应的最优功率与所述预设减载功率之间的差值，得到减载运行状态下的参考功率；所述并网频率经下垂控制后得到补偿功率，将减载运行状态下的参考功率与所述补偿功率之和作为风机参考功率；根据所述风机参考功率和所述风机功率计算所述桨距角补偿信号。3.如权利要求2所述的双馈风机一次调频控制方法，其特征在于，所述根据所述风机参考功率和所述风机功率计算所述桨距角补偿信号包括：计算所述风机参考功率与所述风机功率之间的差值，得到功率偏差，所述功率偏差经比例积分控制后得到所述桨距角补偿信号。4.如权利要求2所述的双馈风机一次调频控制方法，其特征在于，所述并网频率经下垂控制后得到补偿功率包括：计算所述并网频率与工频之间的差值，得到频率偏差，所述频率偏差经比例控制后得到所述补偿功率。5.如权利要求2
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4任一项所述的双馈风机一次调频控制方法，其特征在于，还包括：当所述桨距角补偿信号小于0时，将所述桨距角补偿信号限制为0。6.如权利要求1所述的双馈风机一次调频控制方法，其特征在于，所述S2包括：将所述风机功率对应的最优转速作为风机参考转速，计算所述风机参考转速与所述风机转速之间的差值，得到转速偏差；所述转速偏差经比例积分控制后得到所述电磁转矩参考信号；所述转速偏差经比例控制后得到桨距...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡家兵，康鸿凯，张亦博，秦晓辉，苏丽宁，赵军，常潇，朱建行，李英彪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：