一种双馈风机等效虚拟惯性时间常数计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新能源电力系统运行与控制技术领域，尤其是涉及一种双馈风机等效 虚拟惯性时间常数计算方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统发生功率缺额最初阶段，主要依靠同步发电机和异步电动机的惯性响应 实现动态有功功率平衡。对于渗透率不断提高的双馈风力发电机，因变流器电力电子接口 的存在，其转子转速与系统频率解耦，双馈风机不能提供惯性响应和动态有功支持，大规模 双馈风机并网势必会造成功率缺额条件下电力系统动态频率特性恶化。双馈风机模拟惯性 响应是解决上述问题的有效手段。虚拟惯性控制是被广泛采用的模拟惯性响应方法。当系 统发生功率缺额时，该方法通过引入系统频率微分信号，使双馈风机提供附加电磁转矩和 电磁功率，并释放动能、实现虚拟惯性响应。随着双馈风机渗透率不断提高，虚拟惯性控制 技术的推广势在必行。
[0003] 当风电渗透率不断提高，虚拟惯性控制技术被越来越多采用时，电力系统中双馈 风机主动参与系统动态频率调节，使原本确定的系统等效惯性时间常数变得未知。此时，系 统动态频率特性将发生根本性变化。计算风机等效虚拟惯性时间常数是研宄上述问题的基 础。目前，尚未任何文献及成果对该问题进行研宄，本发明通过计算双馈风机等效虚拟惯性 时间常数，为电力系统动态频率安全稳定评估、低频减载策略制定等关键问题奠定基础。
【发明内容】
[0004] 本发明是计算双馈风机等效虚拟惯性时间常数，目的在于为含双馈风电虚拟惯性 控制的电力系统动态频率特性研宄提供基础。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种双馈风机等效虚拟惯性时间常数计算方法，其 特征在于，包括以下步骤：
[0006] 步骤1 :引入传统微分虚拟惯性控制方法，定义双馈风机等效虚拟惯性时间常数 表达式：
[0007]
【主权项】
1. 一种双馈风机等效虚拟惯性时间常数计算方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤1;引入传统微分虚拟惯性控制方法，定义双馈风机等效虚拟惯性时间常数表达 式：
其中，?,(s)分别为电力系统同步角速度和角速度增量，?t(s)分别为 双馈风机初始角速度和角速度增量，为双馈风机额定角速度，Hd?为双馈风机固有惯 性时间常数，S表示频域计算符； 步骤2 ;根据步骤1定义的表达式，为求解未知量，须先求解惯性响应过程中的 A巧（.s'） 电磁转矩增量AT。。(S); 細b) 步骤3 ;由步骤2计算得到AT"并根据频域偏差量表示的机电暂态方程计算; AwCs'） 步骤4 ;由步骤3得到，进而计算H。。。频域值； Aw, (.s'） 步骤5 ;带入相关参数，通过拉氏反变换计算H。。拥域值。
2. 根据权利要求1所述的双馈风机等效虚拟惯性时间常数计算方法，其特征在于：步 骤2中所述的电磁转矩增量ALm(s)表达式为；
上式中，Kdf为惯性控制增益，Tf为惯性控制环节滤波时间常数，KpT、KiT为速度控制器PI参数，Gq(s) =1/ts+1表示变流器电流环一阶惯性环节，T为时间常数。
3. 根据权利要求2所述的双馈风机等效虚拟惯性时间常数计算方法，其特征在于：步 骤3中所述的频域偏差量表示的机电暂态方程为： 2HdfigA?r(S)S= -ATem(S); 对上式，带入AT。。(S)可得到：
上式中，K= 巧u巧声。。。/。心，T为变流器电流环时间常数。
4. 根据权利要求3所述的双馈风机等效虚拟惯性时间常数计算方法，其特征在于：步 骤4中所述的H。。。频域值为：
5.根据权利要求4所述的双馈风机等效虚拟惯性时间常数计算方法，其特征在于：步 骤5中所述的H。。。时域值为： Heau(t)=L-i^qu(s)]=Hi(t)-^(t)-H3(t)]H4(t); 其中：
【专利摘要】本发明公开了一种双馈风机等效虚拟惯性时间常数计算方法，通过引入虚拟惯性控制技术，定义了双馈风机虚拟惯性时间常数，并定量计算其值。具体通过计算与惯性响应过程相关的速度控制环节与惯性控制环节的电磁转矩增量，并带入偏差量表示的转子机电暂态方程，得到系统同步角频率与风机转子角频率增量比值。将该比值带入定义式表达式，得到虚拟惯性时间常数频域表达式，经拉氏反变换得到时域值，最终通过计算结果与仿真结果比较验证计算表达式精确性。本发明中的双馈风机等效虚拟惯性时间常数有别于机组固有惯性时间常数，惯性响应过程中其值随时间变化，计算结果精确性较高。本发明是进一步研究含风电惯性响应的电力系统动态频率特性重要基础。
【IPC分类】H02J3-38
【公开号】CN104795837
【申请号】CN201510201589
【发明人】邓长虹, 李世春, 黄文涛, 周沁
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月24日