CN115622149A - 双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统 - Google Patents

双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115622149A
CN115622149A CN202211081487.1A CN202211081487A CN115622149A CN 115622149 A CN115622149 A CN 115622149A CN 202211081487 A CN202211081487 A CN 202211081487A CN 115622149 A CN115622149 A CN 115622149A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fan
frequency
power
wind turbine
doubly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211081487.1A
Other languages
English (en)
Inventor
胡家兵
康鸿凯
张亦博
秦晓辉
苏丽宁
赵军
常潇
朱建行
李英彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Electric Power Research Institute Of Sepc
Huazhong University of Science and Technology
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Original Assignee
State Grid Electric Power Research Institute Of Sepc
Huazhong University of Science and Technology
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Electric Power Research Institute Of Sepc, Huazhong University of Science and Technology, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI filed Critical State Grid Electric Power Research Institute Of Sepc
Priority to CN202211081487.1A priority Critical patent/CN115622149A/zh
Publication of CN115622149A publication Critical patent/CN115622149A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/06—Wind turbines or wind farms
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统，属于电力系统频率动态分析领域。首先考虑双馈风机常规控制及辅助下垂控制综合作用下机电时间尺度动态特征，建立了精准刻画风机端口功率‑频率响应特性的低阶传递函数模型，并结合网络功率平衡关系及同步机功率‑频率响应特性，在传统系统频率响应模型基础上，推广得到了可较为精确描述含调频控制风电机组系统频率响应动态的数学模型。该模型有助于分析风电并网对系统频率动态的影响，从而为双馈风机频率支撑控制技术的优化提供指导。

Description

双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统
技术领域
本发明属于电力系统频率动态分析技术领域，更具体地，涉及一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统。
背景技术
风力发电技术成熟、建设周期短、成本较低已逐渐成为世界各国大力发展的新能源之一。风电场作为可再生能源，虽然在节能减排、优化电源结构方面具有一定价值，但自然界的风具有不稳定性，风速时大时小，具有很强的随机性和不可控性。因此风电大规模并网势必会对系统频率稳定方面造成很大影响。
双馈风力发电机是风力发电的主流机型。由于双馈风力发电机转子与电网间通过变换器相连，使风机的转子转速与系统频率完全解耦，不能响应系统频率的变化。因此，大规模风电并入电网后将导致系统的调频能力减弱，影响系统的稳定性。并且，风电机组的调频能力与其当前风速紧密相关，在低风速段，风电机组的减载备用较少，调频能力有限，若过分利用风电机组减载备用能量和转子动能将容易导致风机失速退出运行；而在高风速的情况下，风电机组的减载备用比较充足，可提供的调频功率多，调频能力较强。
当前电网中风电接入比例的不断上升，使风电机组在参与电网一次调频，提供一次调频资源方面具有更重要的意义，因此需要对风电机组的频率响应特性进行建模，以便分析风电机组在系统出现频率扰动状态下的动态响应过程。但传统低阶频率响应模型未考虑风电机组调频动态，无法适用于含高比例风电的电力系统。现有方法中对风电机组的惯量和下垂控制响应进行了等效建模，但对于频率控制回路与惯性参数间的耦合特性考虑不足，亦缺少对频率响应过程的传递函数描述。同时，风电场中不同风电机组运行状态及控制参数的不同，也对新的等效和聚合建模方法提出了需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统，其目的在于有效的分析风电并网后的系统频率动态。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法，包括：
对加入一次调频控制的双馈风机构建以有功功率为输入，内电势频率为输出的第一平均频率模型；并根据同步机的运动方程与调速器环节动态，构建同步发电机的第二平均频率模型；
结合网络功率平衡关系，将第一平均频率模型和第二平均频率模型进行整合，获得含风电的系统频率响应模型。
进一步地，含风电的系统频率响应模型的传递函数为：
Figure BDA0003833447440000021
式中，△PmSGi为同步机机械功率扰动，△PL为系统负荷功率扰动，MSGi为同步机功率到频率的传递函数，
Figure BDA0003833447440000022
为双馈风机功率到频率的传递函数，Mj(s)表示表征双馈风机转子运动方程的传递函数，G1j(s)、G2j(s)和Gm1j(s)表示与双馈风机运行状态和控制参数相关的传递函数，
Figure BDA0003833447440000023
表示系统平均频率。
进一步地，双馈风力发电机的第一平均频率模型传递函数为：
Figure BDA0003833447440000031
Figure BDA0003833447440000032
Figure BDA0003833447440000033
Figure BDA0003833447440000034
Figure BDA0003833447440000035
Figure BDA0003833447440000036
式中，△PLWj为风机负荷扰动，Hj为风机惯量，△ωj为双馈风机的内电势频率偏差，ωr0为风机转子当前转速，kpp为桨距角控制参数，kpω与kiω为风机转速控制比例与积分系数，kppc与kipc为风机桨距角补偿控制比例与积分系数，kppll与kipll为风机锁相环控制比例与积分系数，Lm为转子互感，Ls定子自感，ω1为同步转速，Pm为叶轮传递给风机的机械功率，β为风机的桨距角，ωr为风机转子转速，R为一次调频控制参数，a与b为最大功率跟踪控制参数，Pe0为风机当前输出的功率，Kδ、KθT和Kθi为双馈风机运行状态相关的常数，ψs为风机定子磁链，E0为风机当前内电势的大小，Ed0为风机当前内电势d轴分量的大小。
进一步地，同步发电机的第二平均频率模型传递函数为：
Figure BDA0003833447440000037
MSGi＝2Hi
式中△PmSGi为同步机机械功率扰动，△PLSGi为同步机负荷扰动，△ωi同步机的频率偏差，Hi为同步机等效惯量，n表示同步机的台数。
按照本发明的另一方面，提供了一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模系统，包括：
双馈风力发电机平均频率模型构建模块，用于对加入一次调频控制的双馈风机构建以有功功率为输入，内电势频率为输出的第一平均频率模型；
同步发电机平均频率模型构建模块，用于根据同步机的运动方程与调速器环节动态，构建同步发电机的第二平均频率模型；
含风电的系统频率响应模型构建模块，用于结合网络功率平衡关系，将第一平均频率模型和第二平均频率模型进行整合，获得含风电的系统频率响应模型。
进一步地，含风电的系统频率响应模型的传递函数为：
Figure BDA0003833447440000041
式中，△PmSGi为调速器提供的功率扰动，△PL为系统负荷功率扰动，MSGi为同步机功率到频率的传递函数，
Figure BDA0003833447440000042
为双馈风机功率到频率的传递函数，Mj(s)表示表征双馈风机转子运动方程的传递函数，G1j(s)、G2j(s)和Gm1j(s)表示与双馈风机运行状态和控制参数相关的传递函数，
Figure BDA0003833447440000043
表示系统平均频率。
进一步地，双馈风力发电机的第一平均频率模型传递函数为：
Figure BDA0003833447440000044
Figure BDA0003833447440000045
Figure BDA0003833447440000051
Figure BDA0003833447440000052
Figure BDA0003833447440000053
Figure BDA0003833447440000054
式中，△PLWj为风机负荷扰动，Hj为风机惯量，△ωj为双馈风机的内电势频率偏差，ωr0为风机转子转速，kpp为桨距角控制参数，kpω与kiω为风机转速控制比例与积分系数，kppc与kipc为风机桨距角补偿控制比例与积分系数，kppll与kipll为风机锁相环控制比例与积分系数，Lm为转子互感，Ls定子自感，ω1为同步转速，Pm为叶轮传递给风机的机械功率，β为风机的桨距角，ωr为风机转子转速，R为一次调频控制参数，a与b为最大功率跟踪控制参数，Pe0为风机当前输出的功率，Kδ、KθT和Kθi为双馈风机运行状态相关的常数，ψs为风机定子磁链，E0为风机当前内电势的大小，Ed0为风机当前内电势d轴分量的大小。
进一步地，同步发电机的第二平均频率模型传递函数为：
Figure BDA0003833447440000055
MSGi＝2Hi
式中△PmSGi为同步机机械功率扰动，△PLSGi为同步机负荷扰动，△ωi同步机的频率偏差，Hi为同步机等效惯量，n表示同步机的台数。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。
本发明构建了加入带有一次调频的双馈风机的电力系统的频率响应分析模型，采用该系统频率响应模型进行仿真时，计算简便，可以准确的反映系统的频率动态，能够在保证精度的前提下，提高风电场系统仿真效率，为双馈风机频率支撑控制技术的优化提供指导。
附图说明
图1是加入一次调频控制的双馈风机控制结构拓扑图；
图2是线性化后具有一次调频控制的双馈风机模型拓扑图；
图3是考虑双馈风机机电时间尺度特性的频率响应模型拓扑图；
图4是同步机频率响应模型拓扑图；
图5是考虑双馈风机一次调频的系统频率响应模型拓扑图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
基于背景技术介绍的技术问题，建立一个准确精简刻画风电机组调频动态的系统频率响应模型，对分析含风电的电力系统频率响应特征及频率控制优化设计，是很有必要的。本发明提供的双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法包括如下步骤：
S1.确定双馈风机机电时间尺度模型开环结构，在双馈风机基本结构上加入一次调频控制。进一步对模型结构进行化简，获得双馈风机以功率为输入内电势相位为输出的简化模型，最终得到以有功功率为输入，内电势频率为输出的单输入单输出频率响应模型；
加入一次调频控制的双馈风机控制结构拓扑图，如图1所示；其中包含了风力机控制以及换流器控制。pitch为风力机的桨距角，vwind为风速，ωw为风力机转速，ωr为发电机转子转速，ωPLL为锁相环输出的内频率，ωref是电网基准频率，Pe为双馈风机的电磁功率，Pref为电磁功率的指令值，ωr ref为发电机转速参考值，Tref为电磁转矩指令值，Lm为转子互感，Ls为定子自感，ψs为定子磁链，ird ref为转子d轴电流参考值，Vt与Vt ref分别为端电压及其参考值，irq ref为转子q轴电流参考值，Ir为转子电流，Is为定子电流，Ig为网侧换流器输出电流，Udc为直流电容电压，Cdc为直流电容，Lf为滤波电感，Eg为网侧换流器内电势；Kf为一次调频控制参数。发电机转速参考值由MPPT控制产生，并与发电机转速当前值进行作差来接入转速控制产生电磁转矩指令值，电磁转矩指令值也通过计算生成转子d轴电流参考值；在风机的功率达到额定功率后，这一差值也接入桨距角控制来调节桨距角；为了防止输出功率过大影响风机运行安全，又将实际功率与额定功率作差设计了桨距角补偿控制，限制输出功率上升；将锁相环捕获的电网频率与基准频率作差来增加电磁功率的输出。风力机控制包含了速度控制与桨距角控制，保证了运行的安全性以及最大功率的捕获；而换流器控制的输入量——电磁功率指令值则是从风力机控制得来的；加入的一次调频控制则会额外增加功率输出应对系统频率变化。对风机模型进行线性化，将所有物理量转化为相对于其平衡点的微小的变化量，下一步将带有非线性环节以及非线性控制环节进行线性化，例如MPPT控制以及转速和桨距角对于捕获功率的影响，以及锁相环控制回路；然后梳理内电势相位Δθ和幅值ΔE与电磁功率指令值的关系，得到图2。进一步对线性化模型化简：从风机转子转速ωr进行第一步化简，得到以风机转子转速ωr为输入，内电势相位θ为输出的传递函数Gm(s):
Figure BDA0003833447440000071
第二步将双馈风机桨距角控制、桨距角补偿控制和一次调频控制进行化简得到以转子转速ωr为输入，机械功率△Pm1为输出的传递函数：
Figure BDA0003833447440000081
第三步将双馈风机电磁功率△Pe变化产生的机械功率变化△Pm2的传递函数求出：
Figure BDA0003833447440000082
第四步将双馈风机转子运动方程进行线性化得到其传递函数为：
Figure BDA0003833447440000083
双馈风机的频率响应模型拓扑如图3，结合上述公式得到双馈风力发电机平均频率模型传递函数为：
Figure BDA0003833447440000084
其中：
Figure BDA0003833447440000085
式中，△PLWj为风机负荷扰动，Hj为风机惯量，ωr0为风机转子转速，kpp为桨距角控制参数，kpω与kiω为风机转速控制比例与积分系数，kppc与kipc为风机桨距角补偿控制比例与积分系数，kppll与kipll为风机锁相环控制比例与积分系数，Lm为转子互感，Ls定子自感，ω1为同步转速，E为风机内电势。
从式中可以看出，在系统功率产生扰动时，平均频率偏差立即响应并通过调速器进行调节。
S2.考虑同步机的运动方程及调速器环节动态，进一步化简得到刻画同步机节点功率-频率响应关系的数学模型。
同步发电机平均频率模型传递函数，如图4所示，其中MSGi为同步机频率响应传递函数，Ggov(s)为同步机调速器。
Figure BDA0003833447440000091
MSGi＝2Hi (16)
式中△PmSGi为同步机机械功率扰动，△PLSGi为同步机负荷扰动，△ωi为同步机的频率偏差，Hi为同步机等效惯量，Ggov(s)为同步机调速器。
S3.依据平均系统频率(average system frequency，ASF)分析法，对于每个发电机，其频率变化可以表示为
Figure BDA0003833447440000092
其中
Figure BDA0003833447440000093
为平均频率偏差，△ω*为差模频率分量。发电机之间振荡动态模式响应速度较系统频率动态模式快，对于系统平均频率分析，△ω*可以忽略。依据该假设，结合网络发电、负荷功率平衡关系，联立步骤1与步骤2所得到的设备节点频率响应模型，整合可获得图5所示的双馈风机参与一次调频的系统频率分析模型。
本发明实施例还提供了一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模系统，系统中各模块功能和方法步骤对应一致，本发明在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法，其特征在于，包括：
对加入一次调频控制的双馈风机构建以有功功率为输入，内电势频率为输出的第一平均频率模型；并根据同步机的运动方程与调速器环节动态，构建同步发电机的第二平均频率模型；
结合网络功率平衡关系，将第一平均频率模型和第二平均频率模型进行整合，获得含风电的系统频率响应模型。
2.根据权利要求1所述的一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法，其特征在于，含风电的系统频率响应模型的传递函数为：
Figure FDA0003833447430000011
式中，△PmSGi为同步机机械功率扰动，△PL为系统负荷功率扰动，MSGi为同步机功率到频率的传递函数，
Figure FDA0003833447430000012
为双馈风机功率到频率的传递函数，Mj(s)表示表征双馈风机转子运动方程的传递函数，G1j(s)、G2j(s)和Gm1j(s)表示与双馈风机运行状态和控制参数相关的传递函数，
Figure FDA0003833447430000013
表示系统平均频率。
3.根据权利要求2所述的一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法，其特征在于，双馈风力发电机的第一平均频率模型传递函数为：
Figure FDA0003833447430000014
Figure FDA0003833447430000015
Figure FDA0003833447430000016
Figure FDA0003833447430000021
Figure FDA0003833447430000022
Figure FDA0003833447430000023
式中，△PLWj为风机负荷扰动，Hj为风机惯量，△ωj为双馈风机的内电势频率偏差，ωr0为风机转子当前转速，kpp为桨距角控制参数，kpω与kiω为风机转速控制比例与积分系数，kppc与kipc为风机桨距角补偿控制比例与积分系数，kppll与kipll为风机锁相环控制比例与积分系数，Lm为转子互感，Ls定子自感，ω1为同步转速，Pm为叶轮传递给风机的机械功率，β为风机的桨距角，ωr为风机转子转速，R为一次调频控制参数，a与b为最大功率跟踪控制参数，Pe0为风机当前输出的功率，Kδ、KθT和Kθi为双馈风机运行状态相关的常数，ψs为风机定子磁链，E0为风机当前内电势的大小，Ed0为风机当前内电势d轴分量的大小。
4.根据权利要求2所述的一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法，其特征在于，同步发电机的第二平均频率模型传递函数为：
Figure FDA0003833447430000024
MSGi＝2Hi
式中△PmSGi为同步机机械功率扰动，△PLSGi为同步机负荷扰动，△ωi同步机的频率偏差，Hi为同步机等效惯量，n表示同步机的台数。
5.一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模系统，其特征在于，包括：
双馈风力发电机平均频率模型构建模块，用于对加入一次调频控制的双馈风机构建以有功功率为输入，内电势频率为输出的第一平均频率模型；
同步发电机平均频率模型构建模块，用于根据同步机的运动方程与调速器环节动态，构建同步发电机的第二平均频率模型；
含风电的系统频率响应模型构建模块，用于结合网络功率平衡关系，将第一平均频率模型和第二平均频率模型进行整合，获得含风电的系统频率响应模型。
6.根据权利要求5所述的一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模系统，其特征在于，含风电的系统频率响应模型的传递函数为：
Figure FDA0003833447430000031
式中，△PmSGi为调速器提供的功率扰动，△PL为系统负荷功率扰动，MSGi为同步机功率到频率的传递函数，
Figure FDA0003833447430000032
为双馈风机功率到频率的传递函数，Mj(s)表示表征双馈风机转子运动方程的传递函数，G1j(s)、G2j(s)和Gm1j(s)表示与双馈风机运行状态和控制参数相关的传递函数，
Figure FDA0003833447430000033
表示系统平均频率。
7.根据权利要求6所述的一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模系统，其特征在于，双馈风力发电机的第一平均频率模型传递函数为：
Figure FDA0003833447430000034
Figure FDA0003833447430000035
Figure FDA0003833447430000036
Figure FDA0003833447430000037
Figure FDA0003833447430000041
Figure FDA0003833447430000042
式中，△PLWj为风机负荷扰动，Hj为风机惯量，△ωj为双馈风机的内电势频率偏差，ωr0为风机转子转速，kpp为桨距角控制参数，kpω与kiω为风机转速控制比例与积分系数，kppc与kipc为风机桨距角补偿控制比例与积分系数，kppll与kipll为风机锁相环控制比例与积分系数，Lm为转子互感，Ls定子自感，ω1为同步转速，Pm为叶轮传递给风机的机械功率，β为风机的桨距角，ωr为风机转子转速，R为一次调频控制参数，a与b为最大功率跟踪控制参数，Pe0为风机当前输出的功率，Kδ、KθT和Kθi为双馈风机运行状态相关的常数，ψs为风机定子磁链，E0为风机当前内电势的大小，Ed0为风机当前内电势d轴分量的大小。
8.根据权利要求6所述的一种双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模系统，其特征在于，同步发电机的第二平均频率模型传递函数为：
Figure FDA0003833447430000043
MSGi＝2Hi
式中△PmSGi为同步机机械功率扰动，△PLSGi为同步机负荷扰动，△ωi同步机的频率偏差，Hi为同步机等效惯量，n表示同步机的台数。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1～4任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～4任意一项所述的方法的步骤。
CN202211081487.1A 2022-09-06 2022-09-06 双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统 Pending CN115622149A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211081487.1A CN115622149A (zh) 2022-09-06 2022-09-06 双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211081487.1A CN115622149A (zh) 2022-09-06 2022-09-06 双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115622149A true CN115622149A (zh) 2023-01-17

Family

ID=84857990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211081487.1A Pending CN115622149A (zh) 2022-09-06 2022-09-06 双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115622149A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116093970A (zh) * 2023-01-29 2023-05-09 南京理工大学 计及转速保护的双馈风机一次调频模型预测控制方法
CN116191478A (zh) * 2023-04-23 2023-05-30 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种多个异步电机等效惯量评估和频率响应建模方法
CN116402017A (zh) * 2023-06-02 2023-07-07 华北电力大学 一种用于电力系统频率动态分析的双馈风机简化建模方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116093970A (zh) * 2023-01-29 2023-05-09 南京理工大学 计及转速保护的双馈风机一次调频模型预测控制方法
CN116093970B (zh) * 2023-01-29 2023-12-05 南京理工大学 计及转速保护的双馈风机一次调频模型预测控制方法
CN116191478A (zh) * 2023-04-23 2023-05-30 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种多个异步电机等效惯量评估和频率响应建模方法
CN116402017A (zh) * 2023-06-02 2023-07-07 华北电力大学 一种用于电力系统频率动态分析的双馈风机简化建模方法
CN116402017B (zh) * 2023-06-02 2023-08-22 华北电力大学 一种用于电力系统频率动态分析的双馈风机简化建模方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115622149A (zh) 双馈风机参与一次调频的系统频率响应建模方法和系统
Kassem et al. Robust control of an isolated hybrid wind–diesel power system using linear quadratic Gaussian approach
CN105186502B (zh) 基于安全域的含双馈风机电力系统暂态稳定性分析方法
Jabal Laafou et al. Dynamic modeling and improved control of a grid-connected DFIG used in wind energy conversion systems
CN109787274B (zh) 一种虚拟同步控制方法及转子侧变频器控制器
Li et al. Dynamic modeling and controller design for a novel front-end speed regulation (FESR) wind turbine
CN115498656A (zh) 虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法及装置
CN109286200B (zh) 一种变速恒频风电机组的控制方法及其控制系统
CN108448653A (zh) 基于可变下垂系数风电机组参与电网一次调频的控制方法
Wang et al. Advanced adaptive frequency support scheme for DFIG under cyber uncertainty
Ruiz et al. PI and LQR controllers for Frequency Regulation including Wind Generation.
Zhang et al. Enhanced wind turbine maximum wind-energy capture based on the inverse-system method
Ouari et al. Improved nonlinear generalized model predictive control for robustness and power enhancement of a DFIG-based wind energy converter
CN112968471B (zh) 一种新能源发电装备对电网频率的主动支撑控制方法
CN114759618A (zh) 基于动态能量确定双馈风电并网系统稳定性的方法及系统
Guediri et al. Modeling and fuzzy control of a wind energy system based on double-fed asynchronous machine for supply of power to the electrical network
CN110336299B (zh) 一种考虑综合能源系统小干扰稳定的配网重构方法
CN115455687A (zh) 基于虚拟同步型风力发电机组的风电场动态聚合建模方法
CN112994048B (zh) 考虑频率电压交互的双馈风机一次调频控制方法及装置
Haiguo et al. Simulation research of fuzzy-PID synthesis yaw vector control system of wind turbine
Laafou et al. Proposed robust ADRC control of a DFIG used in wind power production
Li et al. Backstepping Control of a Multimegawatt Variable-speed Wind Turbine for Maximum Power Point Tracking
Gui et al. Integrated Control Strategy for Wind Turbine and Hydraulic Turbine in Primary Frequency Regulation
CN115549124A (zh) 一种含风电-储能的区域电网频率响应仿真方法及装置
Refan et al. Control of wind turbine's pitch angle based on dfig by using mrac and pip controller

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination