一种基于飞轮储能与转速控制的有功补偿方法、系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于飞轮储能与转速控制的有功补偿方法、系统，所述方法通过在双馈电机的转子转轴外挂飞轮，以延长有功补偿时间；对外挂飞轮的双馈电机设置转子转速下限值；当双馈电机转子转速高于下限值时，不对转子进行控制；当转子转速跌落至下限值之后，对转子转速进行PID闭环控制，使控制转子转速跌落速度，通过转子侧外挂飞轮，增大系统惯性时间常数，使得转速跌落速率降低，并且飞轮的存在起到了储能的作用，使得双馈电机的有功补偿时间更长；通过对转子转速下限值的设定，使得转子转速在跌落至下限值后进行转速PID闭环控制，转速跌落放缓，实现转速的稳定可控；通过虚拟同步控制模块的有功功率下垂控制，实现对电网侧的有功补偿。网侧的有功补偿。网侧的有功补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种基于飞轮储能与转速控制的有功补偿方法、系统


[0001]本专利技术涉及电机控制
，尤其涉及一种基于飞轮储能与转速控制的有功补偿方法、系统。

技术介绍

[0002]现有技术中，双馈电机的一次调频能力，在电网故障时起到频率支撑作用。现在普遍使用的双馈电机主要通过电力电子元件接入系统，采用的有功、无功独立解耦控制策略不仅减小了系统等效惯量，还削弱了电网频率与转速之间耦合关系，导致并网DFIG在频率发生改变时无法及时响应。随着大规模的无调频能力的双馈电机并入电网后，势必会导致常规机组的调频压力增加。
[0003]双馈电机调频过程转子转速跌落过快，且当转速过低时有电机停转的风险，并且双馈电机调频过程中的有功支撑能力不足。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于飞轮储能与转速控制的有功补偿方法、系统，在双馈电机对电网进行有功支撑时，可以额外释放有功功率对电网进行补偿，提高双馈电机的有功支撑能力，稳定控制转子转速。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于飞轮储能与转速控制的有功补偿方法，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于飞轮储能与转速控制的有功补偿方法，其特征在于，所述方法包括：所述双馈电机的转子转轴外挂飞轮，以延长有功补偿时间；对外挂飞轮的双馈电机设置转子转速下限值；当双馈电机转子转速高于下限值时，不对转子进行控制；当转子转速跌落至下限值之后，对转子转速进行PID闭环控制，使控制转子转速跌落速度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所述双馈电机的转子转轴外挂飞轮，以延长有功补偿时间包括，建立双馈电机暂态数学模型；基于所述数学模型分析所述双馈电机的有功补偿与频率支撑的相关性；通过调整与双馈电机的有功补偿与频率支撑相关的参数影响转子的运动方程，抑制转子转速的变化速率，延长有功补偿时间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述数学模型分析所述双馈电机的有功补偿与频率支撑的相关性包括：静止坐标系下基于电压方程和磁链方程推导出定、转子回路的VCR方程组为：式中，u
s
、u
r
为定、转子电压，R
s
、L
s
、R
r
、L
r
分别表示定子侧与转子侧的电阻和电感参数，L
m
表示激磁电感，ω
r
为转子转速；电磁转矩用于支撑负载转矩和转子惯量：式中，T
e
为电磁转矩，P
m
为转子轴上输出的机械功率，n
p
为电机的极对数，J表示转子惯量，ω
r
/n
p
为转子机械角速度，T
L
为负载转矩；双馈电机并网等效单相模型的有功功率为：式中，V
g
为电网电压，V
D
为双馈电机并网点电压，X
g
为电网的等效电阻与等效电抗，θ和θ
g
分别为双馈电机相位与电网相位；转子的机械能量E
k
、电机惯量H和转子的同步旋转坐标系运动方程分别为：、电机惯量H和转子的同步旋转坐标系运动方程分别为：电机转子的运动方程为：
式中，J表示转子惯量，S
n
表示系统额定容量，f
n
表示额定频率，n
p
表示转子极对数；在电网频率跌落时，θ
g
与电网频率成正比，故θ
g
减小，X
g
也伴随频率减小，P增大；双馈电机并网后当电网频率跌落时，向电网补偿有功，进而实现频率支撑作用；双馈电机转子储存的机械能量小、转子惯量J小，电机惯量H小，转速降低快，通过增加转子惯量J、增大双馈电机的系统惯性时间常数H/S，影响转子的运动方程，抑制转子转速的变化速率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当转子转速高于所述转子转速下限值时，双馈电机无失控或停机风险，其向电网发出的有功功率只受ω与ω
n
的差值的影响；此时，发挥双馈电机的有功支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文煜，宋振宇，任杰，徐晓川，梁博韬，胡晓虎，朱跃，王德伟，杨成东，于维耀，
申请(专利权)人：国网冀北张家口风光储输新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：