【技术实现步骤摘要】
基于虚拟同步机控制的构网型双馈风机黑启动方法
[0001]本专利技术属于新能源黑启动控制
,特别是一种基于虚拟同步机控制的构网型双馈风机黑启动方法。
技术介绍
[0002]随着可再生能源发电接入规模的日益扩大,其出力波动性和变流器控制方式对电网的运行特性产生了重要影响,电网发生区域性停电事故的风险不容忽视。为了减少停电事故造成的经济损失和社会影响,需要黑启动电源快速地进行自启动,并逐步恢复整个系统。传统黑启动电源一般采用水电机组,然而受地域资源限制,电网存在黑启动电源不足和分布不合理的问题。近年来,风电发展快速,考虑将其作为黑启动电源参与电网恢复的研究得到国内外学者和运行部门的关注。因此,对于风资源丰富,水资源匮乏的区域电网,研究风电机组支撑电网黑启动的控制技术,具有重要现实意义和工程应用价值。
[0003]目前,绝大多数风电机组采用跟网型控制,其输出外特性表现为一个受控电流源,无法实现孤岛稳定运行,不具备独立作为黑启动电源的能力。因此,早期的一些研究考虑对风电机组配置柴油机组或储能系统,采用主从控制模式,以柴油机组或储能作为主电源实现风电机组的自启动,风电机组启动后作为从电源为系统提供更大功率支撑。然而,主从控制模式存在固有的缺陷,黑启动孤岛小系统对主电源的依赖度极高,系统规模增大则需要更大容量的主电源,一旦主电源不能够正常运行,必然导致黑启动进程失败。同时,大容量的柴油机组和储能系统也会显著增加黑启动成本。对此,近期研究主要考虑对等控制模式,不区分主从电源,所有电源均采用构网控制策略,无需通信设备进 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟同步机控制的构网型双馈风机黑启动方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1,启动双馈风机变桨系统,驱动风机加速至给定转速;步骤2,转子侧变流器启动,通过虚拟同步机控制维持双馈发电机定子侧电压恒定;步骤3,网侧变流器启动,维持直流母线侧电容电压稳定;步骤4,双馈风机启动完成后恢复站用负荷,通过二次控制器维持系统频率电压恒定;步骤5,恢复异步电机负荷,通过附加虚拟阻抗抑制辅机启动时产生的冲击电流。2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机控制的构网型双馈风机黑启动方法,其特征在于,步骤1中启动双馈风机变桨系统,驱动风机加速至给定转速,具体数学模型如下:式中,β为风机的桨距角,K
p_r
和K
i_r
分别为桨距控制中的比例系数和积分系数,ω
r_ref
为给定转速,ω
r
为风机实际转速,1/s表示积分变换符号。3.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机控制的构网型双馈风机黑启动方法,其特征在于,步骤2具体包括:在直流母线侧接入一个电源,通过虚拟同步机控制使转子侧变流器启动,维持双馈发电机定子侧电压恒定;其中,虚拟同步机控制具体包括:(1)构建虚拟同步机虚拟转子轴模型:式中,J为虚拟转动惯量,ω为虚拟同步机VSG输出电压角频率;ω1为电网同步角频率;P
m
和P
e
分别为虚拟同步机控制的虚拟机械功率和输出电磁功率;D表示阻尼系数;(2)构建虚拟调速器模型:P
m
=P
ref
+K
f
(ω1‑
ω)式中,P
m
为虚拟同步机控制的虚拟机械功率;K
f
为VSG虚拟调速系统的调节系数;P
ref
为有功功率指令;(3)构建虚拟励磁模型:式中,K
q
为无功—电压下垂系数,ΔU为电压偏差值,ΔQ为无功功率偏差值,U
ref
为并网电的额定电压值,U
n
为并网点电压幅值,Q
ref
为无功功率的指令值,Q
out
为虚拟同步机实际输出的无功功率。4.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机控制的构网型双馈风机黑启动方法,其特征在于,步骤3具体包括:步骤3
‑
1,网侧变流器启动,维持直流母线侧电容电压稳定,具体模型如下:
式中,I
d*
为d轴参考电流,I
q*
为q轴...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢云云,徐力,张玉坪,田炜煦,沈智,蔡胜,邹云,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:
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