RoCoF下垂控制的直驱式风电系统惯量特性分析

作     者：刘毅力 李丁 李明贤 张东辉 查雨欣 LIU Yili;LI Ding;LI Mingxian;ZHANG Donghui;ZHA Yuxin

作者机构：西安工程大学电子信息学院西安710089 中国矿业大学电气与动力工程学院徐州221116 南京航空航天大学自动化学院南京211106 南京工程学院自动化学院南京211167 

出 版 物：《电源学报》 (Journal of Power Supply)

年 卷 期：2020年第18卷第6期

页      面：94-104页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主　　题：直驱式风电系统 下垂控制 频率偏移 惯量阻尼 频率变化率 

摘      要：微电网作为新能源消纳的有效方式受到了广泛关注。相比于传统电力系统,由电力电子装置主导的微电网系统,在外界扰动时更容易引起电网频率偏差和频率变化率RoCoF(rate of change of frequency)过大。为此,首先提出了一种基于LPF的RoCoF下垂控制策略,通过耦合RoCoF和母线电容电压,使得在扰动产生时快速释放电容能量来补偿系统不平衡功率,从而提高频率响应的执行速度,能够有效改善RoCoF暂态过程的稳定性。其次,类比传统同步机在机电时间尺度下的动态分析理论,建立了风电系统在直流电压时间尺度DVT(DC-voltage timescale)下的动态模型,基于经典的电气转矩分析方法,揭示了所提模型控制环节对风电系统惯性的影响规律。然后,在同等电容裕量下对不同控制策略进行了对比,结果表明:电容能量释放的快慢,能够直接影响RoCoF的抑制效果,且随着下垂系数Kh的增加和LPF截止频率ωc的减少,网侧逆变器的有功响应速度相应增加。最后,通过实验验证了所提控制方法的有效性和分析结论的正确性。