【技术实现步骤摘要】
本申请属于新能源并网，具体涉及一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法。
技术介绍
1、随着能源结构转型的不断推进，越来越多的风电、光伏等新能源替代传统同步发电机并入电网，系统惯性和一次调频响应降低。可再生能源设备通常采用最大功率跟踪控制并利用电力电子接口装置并网，输出功率的控制目标是最大化利用风能资源，并且不直接与电网耦合，所以在不附加频率控制策略时一般被认为不响应系统频率变化。因此可再生能源设备大量替换传统同步机后导致系统调频能力降低，是高比例新能源、高比例电力电子设备电力系统频率安全问题日益突出的主要原因。
2、中国专利《双馈风电机组频率主动支撑多时间尺度协调控制方法》，公开号：cn117060442a，公开日：2023年11月14日，具体公开了结合同步机组最大调频备用容量和扰动后的不平衡功率，分析了不同场景下的系统调频需求，同时具备惯量支撑与一次调频的能力；设计了双馈风电机组的调频死区值，能够针对不同场景自适应切换惯量支撑和一次调频作用，在发挥双馈风电机组快速响应能力的同时实现传统同步机组调频备用容量的充分利用；分析了不同场景下频率支撑协调控制策略的动态响应特性。该方案并没有考虑到并网接入时风电机组的暂态稳定性。
3、中国专利《一种具备主动调频功能的双馈风电机组控制方法及系统》，公开号：cn109038661a，公开日：2018年12月18日，具体公开了使得风电机组控制内电势的角度与电网电压频率之间建立直接的关系，从而使机组转速与电网电压频率之间不再是传统控制下完全解耦的关系，于是在电网
技术实现思路
1、本申请针对现有技术中存在双馈风电机组替换传统同步机后存在系统调频能力降低、暂态稳定性差的问题，提供一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，利用基于同步三阶模型的构网型主动支撑控制模拟了传统同步发电机的暂态调压特性，使转子侧变换器产生一个自我调节的转子角度，避免受到电网侧频率的约束，摆脱并网运行常用的pll控制，能够快速响应系统频率和电压扰动，提高风电系统的惯量支撑能力和一次调频能力。同时利用磁链定向矢量控制引入基于频率变化量的相角反馈控制通过磁链定向矢量控制，实现对电机磁链的幅值和相位进行精确控制，而基于频率变化量的相角反馈控制可以快速响应电机的频率变化，提高电机的动态性能和稳定性，将频率检测机制引入变流器控制，通过相角反馈的方式改变网侧变流器输出电压相位角实现直流链路环节响应电网频率变化，通过释放直流链路中电容的能量，达到支撑电网的效果。进一步提高并网接入的稳定性与可靠性。
2、为实现上述技术目的，本申请提供的一种技术方案是，一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，包括：利用基于同步三阶模型的构网型主动支撑控制执行转子侧变流器控制；利用磁链定向矢量控制引入基于频率变化量的相角反馈控制执行网侧变流器控制；以转子侧变流器控制以及网侧变流器控制执行双馈风电机组主动支撑控制。
3、进一步，所述构网型主动支撑控制包括：虚拟励磁控制、虚拟调速控制、功率同步控制以及内环控制。
4、进一步，所述虚拟励磁控制包括：根据发电机暂态电动势变化特性以及机端电压偏差量与空载电动势偏差量的关系特性获取机端电压与暂态电动势的关系特性；获取双馈风电机组并网点电压，以机端电压与暂态电动势的关系特性执行负反馈调节，调节双馈风电机组并网点电压与参考电压保持一致。
5、进一步，所述获取机端电压偏差量与空载电动势偏差量的关系特性包括：以双馈风电机组并网点电压和参考电压的差值计算励磁电压偏差量；以强制空载电动势与励磁电压的相关特性计算空载电动势偏差量；根据励磁电压偏差量以及空载电动势偏差量获得机端电压偏差量与空载电动势偏差量的关系特性。
6、进一步，所述虚拟调速控制包括：根据有功-频率静态特性以系统频率和额定频率的偏差调节输出功率。
7、进一步，所述功率同步控制包括：构建同步发电机三阶模型，引入虚拟定子绕组获取电压参考值，以电压参考值执行功率同步控制。
8、进一步，所述内环控制包括：以电压参考值经过底层电压电流双环控制，结合双馈风机转子侧变流器电流环解耦，控制输出调制比，输出内环参考值，以内环参考值调节并网逆变器电压。
9、进一步，所述利用磁链定向矢量控制引入基于频率变化量的相角反馈控制执行网侧变流器控制包括：根据磁链定向矢量控制构建网侧变流器机电暂态模型，根据网侧变流器机电暂态模型输出网侧变流器输出电压超前并网点电压相位；获得当前频率变化量，以当前频率变化量以及网侧变流器输出电压超前并网点电压相位输出相角反馈参数；以相角反馈参数执行相角反馈控制。
10、进一步，根据磁链定向矢量控制构建网侧变流器机电暂态模型为：其中，pr和pg为背靠背变流器转子侧输入有功功率和网侧输出有功功率；hc为直流链路惯性时间常数，vdc0为直流链路电压额定值，vdc为直流链路电压。
11、进一步，所述发电机暂态电动势变化特性为：其中，t′d0为同步发电机励磁绕组时间常数；e′q为暂态电动势；t为时间；id为直轴电流分量，xd为直轴同步电抗；xd为直轴暂态电抗。
12、本申请的有益效果：使双馈风机能够模仿传统同步发电机运行方式，从而使双馈风机响应系统惯量需求。同时，考虑了传统vsg控制策略调压能力不足的问题，在功率同步环节引入一阶暂态电压方程建立励磁控制器，使系统受扰时风机并网点电压变化较传统虚拟惯量控制更为平缓，同时也增强了双馈风电机组有功支撑能力，可以确保系统受到扰动时具有优秀的有功和无功支撑能力；所述主动支撑控制可以避免使用pll锁相环，使逆变器内部控制不依附于电网频率变化而变化，增加逆变器控制的自主性与抗扰性；在网侧变流器引入了频率检测机制，通过相角反馈的方式改变网侧变流器输出电压相位角实现直流链路环节响应电网频率变化。该策略通过释放直流链路中电容的能量，达到支撑电网的效果。又考虑到系统正常运行时存在频率波动现象，能够实现自适应判断，在电网扰动期间给予控制，稳定期间保持闭锁状态。
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1.一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
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6.如权利要求2所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
8.如权利要求1所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
9.如权利要求8所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
10.如权利要求2所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
4.如权利要求3所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
5.如权利要求2所述的一种面向系统惯量需求的双馈风电机组主动支撑控制方法，其特征在于：
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘闯，支月媚，徐峰，方璇，贺晨钊，蔡国伟，陈俊睿，满珈玮，杨鹤翎，任洺瑶，孙聪，韩炎起，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司金华供电公司，
类型：发明
国别省市：
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