適應(yīng)于弱電網(wǎng)的永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組虛擬慣量協(xié)調(diào)控制策略

賀家發(fā), 宋美艷, 蘭 洲, 黃林彬, 辛煥海, 汪 震

(1. 浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院, 浙江省杭州市 310027; 2. 西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院， 陜西省西安市 710049； 3. 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 浙江省杭州市 310006)

0 引言

隨著風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展,大規(guī)模接入電網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了不容忽視的影響[1-2]。例如：在風(fēng)電機(jī)組替代同步發(fā)電機(jī)的過程中,電力系統(tǒng)中由同步發(fā)電機(jī)提供的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量將逐漸減小,進(jìn)而削弱了電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)能力[3-4]。為此,現(xiàn)代電網(wǎng)逐漸要求風(fēng)電機(jī)組參與到電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)中,并在電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)為電網(wǎng)提供有功功率支撐[5]。

目前,已有很多文獻(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的頻率調(diào)節(jié)策略進(jìn)行了研究[6-8]。這些頻率調(diào)節(jié)策略主要通過建立電網(wǎng)頻率與風(fēng)機(jī)有功功率輸出之間的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的頻率調(diào)節(jié)[9]。其中,有功—頻率下垂控制是將頻率偏差信號(hào)(Δf)引入風(fēng)機(jī)有功或轉(zhuǎn)矩控制中,而虛擬慣量控制是將頻率微分信號(hào)(df/dt)引入風(fēng)機(jī)有功或轉(zhuǎn)矩控制中[10]。應(yīng)用這些頻率調(diào)節(jié)策略時(shí),風(fēng)電機(jī)組仍采用鎖相環(huán)(PLL)實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的同步,但在弱電網(wǎng)即短路比(SCR)較小的電網(wǎng)下,鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)性能變差,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的失穩(wěn)[11]。虛擬同步控制是解決這一由鎖相環(huán)引起的穩(wěn)定問題的重要手段[12-15]。

虛擬同步控制通過模擬同步發(fā)電機(jī)的特性從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)自同步及虛擬慣量模擬,因此在變流器的控制中不再需要鎖相環(huán)作為同步單元。并且,這類虛擬同步控制可以推廣應(yīng)用于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中,使其在提供頻率支撐的同時(shí),也能夠適應(yīng)于弱電網(wǎng)的運(yùn)行條件[16-17]。……