雙饋感應風力發電機的電壓∕頻率協調控制策略

程進，潘智軒，程海鋒，戴明利，黃敏麗

（上海勘測設計研究院有限公司，上海200335）

雙饋感應風力發電機組（doubly-fed induc?tion generator，DFIG）是目前的主流機型，然而由于傳統DFIG運行在最大功率跟蹤（maximum power point tracking，MPPT）狀態，轉子轉速與系統頻率解耦，失去了對頻率波動的響應能力。

對此，文獻[1-2]提出通過在機側變流器控制中附加轉矩響應環節來提供慣性響應。文獻[2]提出在MPPT有功功率給定值上附加與頻率變化率（-df∕dt）和頻率偏差（-Δf）成正比的參考值，以模擬慣量和支持一次調頻[3-5]。因此，當風力發電系統模擬慣量控制時，機組慣性動能只能為系統提供數s的支持[6]，并且當轉子動能釋放到閾值后，不能繼續參與調節，需要從電網吸收能量再次存儲，才能恢復其慣量支撐能力。如果此時電網頻率尚沒有恢復到穩定狀態，轉子動能的再次存儲將會影響系統頻率的恢復，導致頻率二次震蕩，惡化系統頻率和電壓的調節。

文獻[7]采用改進頻率控制單元，提高響應速度，改善暫態頻率偏差，加速機組轉速恢復，文獻[8]提出推遲轉速恢復階段，將其控制在電網頻率恢復到最佳運行狀態后開啟，避免因轉子動能存儲引起的頻率二次震蕩。

文獻[9-12]通過調節槳距角預留旋轉備用容量來提供慣量支持系統調頻，然而，槳距角響應速度較慢，影響到正常工況下的風能利用率，在實際工程應用中，也存在一定的維修風險，增加維護成本。為了實時響應系統一次調頻，文獻[13-14]提出在超速減載控制的基礎上利用風電機組有功∕頻率下垂控制特性，超速減載方式節省了常規備用的投資成本，交流變頻技術加快了功率控制速度，增強頻率穩定性，但這種方式縮小了正常工況下轉子有效運行范圍，更降低了風能利用率，影響風電機組發電效益。……