一種雙饋風機等效虛擬慣性時間常數計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于新能源電力系統運行與控制技術領域，尤其是涉及一種雙饋風機等效 虛擬慣性時間常數計算方法。
【背景技術】
[0002] 電力系統發(fā)生功率缺額最初階段，主要依靠同步發(fā)電機和異步電動機的慣性響應 實現動態(tài)有功功率平衡。對于滲透率不斷提高的雙饋風力發(fā)電機，因變流器電力電子接口 的存在，其轉子轉速與系統頻率解耦，雙饋風機不能提供慣性響應和動態(tài)有功支持，大規(guī)模 雙饋風機并網勢必會造成功率缺額條件下電力系統動態(tài)頻率特性惡化。雙饋風機模擬慣性 響應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方法。當系 統發(fā)生功率缺額時，該方法通過引入系統頻率微分信號，使雙饋風機提供附加電磁轉矩和 電磁功率，并釋放動能、實現虛擬慣性響應。隨著雙饋風機滲透率不斷提高，虛擬慣性控制 技術的推廣勢在必行。
[0003] 當風電滲透率不斷提高，虛擬慣性控制技術被越來越多采用時，電力系統中雙饋 風機主動參與系統動態(tài)頻率調節(jié)，使原本確定的系統等效慣性時間常數變得未知。此時，系 統動態(tài)頻率特性將發(fā)生根本性變化。計算風機等效虛擬慣性時間常數是研宄上述問題的基 礎。目前，尚未任何文獻及成果對該問題進行研宄，本發(fā)明通過計算雙饋風機等效虛擬慣性 時間常數，為電力系統動態(tài)頻率安全穩(wěn)定評估、低頻減載策略制定等關鍵問題奠定基礎。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明是計算雙饋風機等效虛擬慣性時間常數，目的在于為含雙饋風電虛擬慣性 控制的電力系統動態(tài)頻率特性研宄提供基礎。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術方案是：一種雙饋風機等效虛擬慣性時間常數計算方法，其 特征在于，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :引入傳統微分虛擬慣性控制方法，定義雙饋風機等效虛擬慣性時間常數 表達式：
[0007]
【主權項】
1. 一種雙饋風機等效虛擬慣性時間常數計算方法，其特征在于，包括w下步驟： 步驟1;引入傳統微分虛擬慣性控制方法，定義雙饋風機等效虛擬慣性時間常數表達 式：
其中，?,(s)分別為電力系統同步角速度和角速度增量，?t(s)分別為 雙饋風機初始角速度和角速度增量，為雙饋風機額定角速度，Hd?為雙饋風機固有慣 性時間常數，S表示頻域計算符； 步驟2 ;根據步驟1定義的表達式，為求解未知量，須先求解慣性響應過程中的 A巧（.s'） 電磁轉矩增量AT。。(S); 細b) 步驟3 ;由步驟2計算得到AT"并根據頻域偏差量表示的機電暫態(tài)方程計算; AwCs'） 步驟4 ;由步驟3得到，進而計算H。。。頻域值； Aw, (.s'） 步驟5 ;帶入相關參數，通過拉氏反變換計算H。。擁域值。
2. 根據權利要求1所述的雙饋風機等效虛擬慣性時間常數計算方法，其特征在于：步 驟2中所述的電磁轉矩增量ALm(s)表達式為；
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，KpT、KiT為速度控制器PI參數，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。
3. 根據權利要求2所述的雙饋風機等效虛擬慣性時間常數計算方法，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。
4. 根據權利要求3所述的雙饋風機等效虛擬慣性時間常數計算方法，其特征在于：步 驟4中所述的H。。。頻域值為：
5.根據權利要求4所述的雙饋風機等效虛擬慣性時間常數計算方法，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機等效虛擬慣性時間常數計算方法，通過引入虛擬慣性控制技術，定義了雙饋風機虛擬慣性時間常數，并定量計算其值。具體通過計算與慣性響應過程相關的速度控制環(huán)節(jié)與慣性控制環(huán)節(jié)的電磁轉矩增量，并帶入偏差量表示的轉子機電暫態(tài)方程，得到系統同步角頻率與風機轉子角頻率增量比值。將該比值帶入定義式表達式，得到虛擬慣性時間常數頻域表達式，經拉氏反變換得到時域值，最終通過計算結果與仿真結果比較驗證計算表達式精確性。本發(fā)明中的雙饋風機等效虛擬慣性時間常數有別于機組固有慣性時間常數，慣性響應過程中其值隨時間變化，計算結果精確性較高。本發(fā)明是進一步研究含風電慣性響應的電力系統動態(tài)頻率特性重要基礎。
【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
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月24日