一種雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種雙饋風(fēng)機(jī)等效 虛擬慣性時間常數(shù)計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)發(fā)生功率缺額最初階段，主要依靠同步發(fā)電機(jī)和異步電動機(jī)的慣性響應(yīng) 實現(xiàn)動態(tài)有功功率平衡。對于滲透率不斷提高的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，因變流器電力電子接口 的存在，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率解耦，雙饋風(fēng)機(jī)不能提供慣性響應(yīng)和動態(tài)有功支持，大規(guī)模 雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)勢必會造成功率缺額條件下電力系統(tǒng)動態(tài)頻率特性惡化。雙饋風(fēng)機(jī)模擬慣性 響應(yīng)是解決上述問題的有效手段。虛擬慣性控制是被廣泛采用的模擬慣性響應(yīng)方法。當(dāng)系 統(tǒng)發(fā)生功率缺額時，該方法通過引入系統(tǒng)頻率微分信號，使雙饋風(fēng)機(jī)提供附加電磁轉(zhuǎn)矩和 電磁功率，并釋放動能、實現(xiàn)虛擬慣性響應(yīng)。隨著雙饋風(fēng)機(jī)滲透率不斷提高，虛擬慣性控制 技術(shù)的推廣勢在必行。
[0003] 當(dāng)風(fēng)電滲透率不斷提高，虛擬慣性控制技術(shù)被越來越多采用時，電力系統(tǒng)中雙饋 風(fēng)機(jī)主動參與系統(tǒng)動態(tài)頻率調(diào)節(jié)，使原本確定的系統(tǒng)等效慣性時間常數(shù)變得未知。此時，系 統(tǒng)動態(tài)頻率特性將發(fā)生根本性變化。計算風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)是研宄上述問題的基 礎(chǔ)。目前，尚未任何文獻(xiàn)及成果對該問題進(jìn)行研宄，本發(fā)明通過計算雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性 時間常數(shù)，為電力系統(tǒng)動態(tài)頻率安全穩(wěn)定評估、低頻減載策略制定等關(guān)鍵問題奠定基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是計算雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)，目的在于為含雙饋風(fēng)電虛擬慣性 控制的電力系統(tǒng)動態(tài)頻率特性研宄提供基礎(chǔ)。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)計算方法，其 特征在于，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :引入傳統(tǒng)微分虛擬慣性控制方法，定義雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù) 表達(dá)式：
[0007]
【主權(quán)項】
1. 一種雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)計算方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟1;引入傳統(tǒng)微分虛擬慣性控制方法，定義雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)表達(dá) 式：
其中，?,(s)分別為電力系統(tǒng)同步角速度和角速度增量，?t(s)分別為 雙饋風(fēng)機(jī)初始角速度和角速度增量，為雙饋風(fēng)機(jī)額定角速度，Hd?為雙饋風(fēng)機(jī)固有慣 性時間常數(shù)，S表示頻域計算符； 步驟2 ;根據(jù)步驟1定義的表達(dá)式，為求解未知量，須先求解慣性響應(yīng)過程中的 A巧（.s'） 電磁轉(zhuǎn)矩增量AT。。(S); 細(xì)b) 步驟3 ;由步驟2計算得到AT"并根據(jù)頻域偏差量表示的機(jī)電暫態(tài)方程計算; AwCs'） 步驟4 ;由步驟3得到，進(jìn)而計算H。。。頻域值； Aw, (.s'） 步驟5 ;帶入相關(guān)參數(shù)，通過拉氏反變換計算H。。擁域值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)計算方法，其特征在于：步 驟2中所述的電磁轉(zhuǎn)矩增量ALm(s)表達(dá)式為；
上式中，Kdf為慣性控制增益，Tf為慣性控制環(huán)節(jié)濾波時間常數(shù)，KpT、KiT為速度控制器PI參數(shù)，Gq(s) =1/ts+1表示變流器電流環(huán)一階慣性環(huán)節(jié)，T為時間常數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)計算方法，其特征在于：步 驟3中所述的頻域偏差量表示的機(jī)電暫態(tài)方程為： 2HdfigA?r(S)S= -ATem(S); 對上式，帶入AT。。(S)可得到：
上式中，K= 巧u巧聲。。。/。心，T為變流器電流環(huán)時間常數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)計算方法，其特征在于：步 驟4中所述的H。。。頻域值為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)計算方法，其特征在于：步 驟5中所述的H。。。時域值為： Heau(t)=L-i^qu(s)]=Hi(t)-^(t)-H3(t)]H4(t); 其中：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)計算方法，通過引入虛擬慣性控制技術(shù)，定義了雙饋風(fēng)機(jī)虛擬慣性時間常數(shù)，并定量計算其值。具體通過計算與慣性響應(yīng)過程相關(guān)的速度控制環(huán)節(jié)與慣性控制環(huán)節(jié)的電磁轉(zhuǎn)矩增量，并帶入偏差量表示的轉(zhuǎn)子機(jī)電暫態(tài)方程，得到系統(tǒng)同步角頻率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子角頻率增量比值。將該比值帶入定義式表達(dá)式，得到虛擬慣性時間常數(shù)頻域表達(dá)式，經(jīng)拉氏反變換得到時域值，最終通過計算結(jié)果與仿真結(jié)果比較驗證計算表達(dá)式精確性。本發(fā)明中的雙饋風(fēng)機(jī)等效虛擬慣性時間常數(shù)有別于機(jī)組固有慣性時間常數(shù)，慣性響應(yīng)過程中其值隨時間變化，計算結(jié)果精確性較高。本發(fā)明是進(jìn)一步研究含風(fēng)電慣性響應(yīng)的電力系統(tǒng)動態(tài)頻率特性重要基礎(chǔ)。
【IPC分類】H02J3-38
【公開號】CN104795837
【申請?zhí)枴緾N201510201589
【發(fā)明人】鄧長虹, 李世春, 黃文濤, 周沁
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月24日