雙饋型風電系統虛擬慣量協同控制策略的研究

張 怡，張秀強

（華北理工大學電氣工程學院，河北唐山 063210）

1 引言

隨著能源匱乏和環境污染問題日益嚴重，新能源發電越來越受到重視，并在各國的推動下得到迅猛發展，然而，以風電為代表的新能源占比不斷提高，給電網頻率穩定運行帶來嚴峻挑戰［1］。眾所周知，以雙饋型變速恒頻風機為主的風電系統均通過變流器連接電網，這使得風機轉速不能快速響應電網變化，對電網頻率穩定性非常不利［2］。風機的調節能力是電網接納清潔能源的最關鍵問題，目前頻率調節主要依靠常規的火電機組進行，隨著大規模風力發電系統接入電網，勢必會再次拉低電網頻率穩定性，給電網安全穩定運行帶來巨大挑戰。

針對該問題，借鑒傳統同步機組的優良特性，虛擬同步機（Virtual Synchronous Generator，VSG）技術被廣泛提出［3］。該技術是在變流器控制系統中植入常規機組的機電暫態方程，使VSG控制的風機具有慣量、阻尼、一次調頻、無功調壓等同步機組運行的優點［4］。從而有效的解決轉子動能被“隱藏”的問題。由此可見，虛擬同步機技術具有較為重要的研究價值。

隨著并網風機容量的增加，電網對風機提供慣量支撐的能力要求越來越高，然而轉子儲存的動能有限，因此現有的風機轉子動能已經無法滿足電網調頻的需求，虛擬同步機技術仍有不足之處，需要進一步完善。如文獻［5］研究了一種含阻尼環節的電流源型風電虛擬同步機控制，分析了雙饋電機與傳統電機的相似性，進行了虛擬同步機控制外環和電流控制內環設計，通過控制內電勢和功角，實現對雙饋機組有功功率的控制。……