一种风储一体机虚拟惯量自适应控制方法技术

本发明专利技术提供了一种风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其包括通过状态观测器得到风力发电机的反电动势；锁相环通过反电动势得到所述反电动势的角频率估计值；根据角频率估计值得到机械转速估计值；根据机械转速估计值以及测得的机械转速测量值得到修正转速；利用修正转速以及测得的储能的荷电状态对虚拟惯量进行修正，以得到修正虚拟惯量；根据修正虚拟惯量和所述修正转速控制频率响应变化。该风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，通过加入状态观测器，降低了发电系统对转速传感器的高度依赖性，实现风力发电机在机械转速出现较大测量误差或传感器失效的情况下的稳定运行，提升风力发电系统的并网友好性和鲁棒性。发电系统的并网友好性和鲁棒性。发电系统的并网友好性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种风储一体机虚拟惯量自适应控制方法


[0001]本专利技术涉及风储一体
，具体而言，涉及一种风储一体机虚拟惯量自适应控制方法。

技术介绍

[0002]随着大规模风力发电系统并入电网，传统新能源电站面对高比例新能源接入电网频率/电压的扰动，无法提供有效且可靠的电网支撑能力。由于风力发电系统中的机械转速传感器会产生测量误差且会出现失效的情况，使得电网稳定性受到影响，同时基于功率解耦的最大功率点跟踪(MPPT)的传统控制性能严重依赖于风力发电机的转速测量。
[0003]在风力发电系统中加入储能并采用虚拟同步控制策略可有效提升风力发电系统对电网的惯量支撑能力。如何提升基于虚拟同步机控制策略的风储一体机的友好并网和可靠性，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供了一种风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其能够提升风力发电系统的并网友好性和鲁棒性。
[0005]本专利技术的实施例可以通过以下方式实现：
[0006]一种风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其包括通过状态观测器得到风力发电机的反电动势；
[0007]锁相环通过所述反电动势得到所述反电动势的角频率估计值；
[0008]根据所述角频率估计值得到机械转速估计值；
[0009]根据所述机械转速估计值以及测得的机械转速测量值得到修正转速；
[0010]利用所述修正转速以及测得的储能的荷电状态对虚拟惯量进行修正，以得到修正虚拟惯量；
[0011]根据所述修正虚拟惯量和所述修正转速控制频率响应变化。
[0012]可选地，根据角频率估计值得到机械转速估计值的公式为：
[0013][0014]其中，p为永磁直驱发电机的极对数，为角频率估计值，机械转速估计值。
[0015]可选地，根据所述机械转速估计值以及测得的机械转速测量值得到修正转速的公式为：
[0016][0017]其中，ω
′
m
为修正转速；为机械转速估计值，ω
m
为机械转速测量值，λ1为机械转速估计值的权重；λ2为机械转速测量值的权重；λ1+λ2＝1。
[0018]可选地，在所述机械转速测量值小于预设转速时，设定λ1小于λ2；在所述机械转速测量值大于所述预设转速时，设定λ1大于λ2；在用于获取所述机械转速测量值的转速传感器
失效时，设定λ1＝1，λ2＝0。
[0019]可选地，所述预设转速为所述风储一体机的额定转速的三分之一。
[0020]可选地，利用所述修正转速以及测得的储能的荷电状态对虚拟惯量进行修正，以得到修正虚拟惯量的公式为：
[0021][0022]J＝J0+J
′
[0023]其中，J为虚拟惯量；J0为储能电荷状态为100％时设定的风储一体机虚拟惯量参数；J
′
为虚拟惯量修正值；为机械转速估计值；ω
m
为机械转速测量值；SOC为储能的电荷状态。
[0024]可选地，根据所述修正虚拟惯量和所述修正转速控制频率响应变化的公式为：
[0025][0026]其中，ω
′
m
为修正转速；D为阻尼系数；T
m
为发电机机械转矩；T
e
为发电机电磁转矩；ω0为额定机械转速。
[0027]可选地，所述风储一体机虚拟惯量自适应控制方法还包括：
[0028]根据所述机械转速估计值和所述机械转速测量值对储能输出的功率进行修正。
[0029]可选地，根据所述机械转速估计值和所述机械转速测量值对储能输出的功率进行修正的公式为：
[0030][0031]其中，P
′
Batref
为修正后的储能功率参考值；P
Batref
为控制系统直接采用转速测量值后，经过频率
‑
有功功率下垂环节得到的有功功率参考值；P
Bat
为储能实际发出的功率测量值；为机械转速估计值；ω
m
为机械转速测量值。
[0032]可选地，所述风储一体机虚拟惯量自适应控制方法还包括：
[0033]在所述储能的电荷状态小于或等于10％的情况下，对储能单元的放电进行限制；
[0034]在所述储能的电荷状态大于或等于90％的情况下，对所述储能单元的充电进行限制。
[0035]本专利技术的实施例提供的风储一体机虚拟惯量自适应控制方法的有益效果包括：
[0036]本专利技术的实施例提供了一种风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其包括通过状态观测器得到风力发电机的反电动势；锁相环通过反电动势得到所述反电动势的角频率估计值；根据角频率估计值得到机械转速估计值；根据机械转速估计值以及测得的机械转速测量值得到修正转速；利用修正转速以及测得的储能的荷电状态对虚拟惯量进行修正，以得到修正虚拟惯量；根据修正虚拟惯量和所述修正转速控制频率响应变化。该风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，通过加入状态观测器，降低了发电系统对转速传感器的高度依赖性，实现风力发电机在机械转速出现较大测量误差或传感器失效的情况下的稳定运行，提升风力发电系统的并网友好性和鲁棒性。
附图说明
[0037]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0038]图1示出了根据本专利技术的一方面提供的风储一体机虚拟惯量自适应控制方法的步骤图；
[0039]图2示出了根据本专利技术的一方面提供的风储一体机中得到机械转速估计值的结构框图；
[0040]图3示出了根据本专利技术的一方面提供的本实施例提供的虚拟同步机控制框图；
[0041]图4示出了根据本专利技术的一方面提供的对储能输出的功率进行修正的过程框图。
具体实施方式
[0042]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本专利技术的保护范围进行任何限制。
[0043]在本专利技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0044]同时，需要说明的是，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于进行区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0045]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，可以是一体地连接，或可拆卸地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，或两个元件内部的连通等。对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，所述风储一体机虚拟惯量自适应控制方法包括：通过状态观测器得到风力发电机的反电动势；锁相环通过所述反电动势得到所述反电动势的角频率估计值；根据所述角频率估计值得到机械转速估计值；根据所述机械转速估计值以及测得的机械转速测量值得到修正转速；利用所述修正转速以及测得的储能的荷电状态对虚拟惯量进行修正，以得到修正虚拟惯量；根据所述修正虚拟惯量和所述修正转速控制频率响应变化。2.根据权利要求1所述的风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，根据角频率估计值得到机械转速估计值的公式为：其中，p为永磁直驱发电机的极对数，为角频率估计值，机械转速估计值。3.根据权利要求1所述的风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，根据所述机械转速估计值以及测得的机械转速测量值得到修正转速的公式为：其中，ω
′
m
为修正转速；为机械转速估计值，ω
m
为机械转速测量值，λ1为机械转速估计值的权重；λ2为机械转速测量值的权重；λ1+λ2＝1。4.根据权利要求3所述的风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，在所述机械转速测量值小于预设转速时，设定λ1小于λ2；在所述机械转速测量值大于所述预设转速时，设定λ1大于λ2；在用于获取所述机械转速测量值的转速传感器失效时，设定λ1＝1，λ2＝0。5.根据权利要求4所述的风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，所述预设转速为所述风储一体机的额定转速的三分之一。6.根据权利要求1所述的风储一体机虚拟惯量自适应控制方法，其特征在于，利用所述修正转速以及测得的储能的荷电状态对虚拟惯量进行修正，以得到修正虚拟惯量的公式为：J＝J0+J
′
其中，J为虚...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建林，李占江，李雷，周平，邹范岗，冯振江，李依诺，李雅晨，
申请(专利权)人：国家电投集团山东能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：