【《动态恢复风机最优状态的风电持续调频策略机理分析》1700字】

动态恢复风机最优状态的风电持续调频策略机理分析一般地，模拟惯性控制通过调控存储在变速风机中的转动惯量参与系统调频。风机输出电磁功率和输入机械功率之间由此产生不平衡而使风机转速偏离MPPT运行状态。本小节分别对DRSFR中面向转子转速动态恢复的变系数下垂控制和考虑荷电状态有序重建的改进直流电压控制进行阐述。面向转子转速动态恢复的变系数下垂控制由此可知，解除由下垂控制附加的惯性控制信号可以驱动风机转速恢复。进一步地，在进行风机转速恢复时，解除惯性控制信号的过程应有序平稳进行，以减轻二次频率冲击。至此，本文面向风机转子转速动态恢复，基于逻辑回归函数曲线(sigmoidfunctioncurve，SFC)设计了一种变系数下垂控制，其逻辑结构如图4-14所示。图4-14面向转子转速动态恢复非线性下垂控制如图4-14所示，面向转子转速动态恢复的下垂控制系数kp的表达式为(4-39)式中：kmap、kpan——SFC映射因子、平移因子；ωmin、ωmax——风机最小、最大转速；δ、∆t——风机基础调差系数、计算周期；bi——用以有效调整kp以应对潜在正反馈问题的增益；kRL、kp’——下垂系数变化率下限、前一个计算周期中的kp值。设置下垂系数变化率下限是考虑到风机机械惯性和电力系统惯性远大于调节风机模拟惯性控制信号PIne所需的时间，即此时风机出力的变化率主要取决于其附加惯性控制信号的变化率。因此，限制下垂系数kp的变化率即防止其被快速下调而带来显著功率缺额造成频率冲击。即先用正比风机转动惯量的修正系数QUOTEω0-ωrω0-ωC(QUOTEω0QUOTEωFOSQUOTEωrωr–QUOTEω0QUOTEωFOSQUOTEωrωmin)/(QUOTEω0QUOTEωFOSQUOTEωrωmax–QUOTEω0QUOTEωFOSQUOTEωrωmin)确定kp上限，根据转子运行状态在调频期间释放合理的转动惯量[55]。再通过SFC调节系数将下垂控制系数与系统频率状态耦合，使其能随着电网频率的渐近稳定而解除风机惯性控制信号kpQUOTE∆f∆f，驱动风机转速向最优转速(最优叶尖速比对应转速)恢复。至此，面向转子转速动态恢复的可变下垂控制系数调节特性如图4-15所示。图4-15DRSFR下垂控制系数kp综上，结合该下垂系数针对频率变化率的值域特性和其变化率限制器下的时域特性，一方面，DRSFR引导风机根据自身惯量储备响应频率变化，避免过度减速；另一方面，当电网以渐进缩小的频率变化率收敛至暂稳态时，DRSFR通过有序解除附加惯性控制信号来恢复风机转速，避免因转速恢复而引起二次频率冲击。图4-16额定频率以下由对称惯性系数调节引起的正反馈功率振荡尽管如图4-16所示，当kp随RoCoF变化时可能会由于形成正反馈而引起风电功率振荡，然而DRSFR中基于SFC设计的下垂增益调整机制天然具有对轻RoCoF不敏感的过渡带，可抑制正反馈问题引起的小扰动发展。此外，DRSFR的正反馈激励惩罚项bi∆fdf/dt将下垂系数调节机制不对称化，进一步抑制正反馈效应引起功率振荡。即当系统频差（f-f0）和df/dt符号相同时，提升下垂系数上限以提供充分频率支撑响应；当系统频差（f-f0）和df/dt符号相异时，压缩下垂系数取值上限至低水平，以抑制正反馈增益调节引起的功率振荡。考虑荷电状态有序重建的改进直流电压控制典型地，风机网侧换流器控制直流环节电压恒定，与系统频率解耦。基于直流电容功率响应快的特点，通常沿用包括下垂和微分环节的虚拟惯性控制来调动直流环节参与调频。然而直流环节在达到其运行电压偏移限制（±0.1pu）后会失去一侧（吸收或释放电能）继续参与调频的能力[71]。为此，本文提出一种考虑荷电状态有序重建的改进直流电压控制方法，旨在调频过程中动态恢复直流环节荷电状态，增强其持续参与调频的能力。改进直流电压下垂控制的逻辑框图如图4-17所示。图4-17考虑荷电状态有序重建的改进直流电压下垂控制图4-18自适应积分系数首先，通过比例-微分控制将直流环节电压与频率耦合，赋予其频率响应能力。进一步地，附加旨在消除电容电压偏差的自适应积分控制来合成直流环节运行电压参考值。其自适应积分系数ki为(4-40)式中：ai0，由系统可容忍RoCoF和留有一定裕度的允许频率偏差决定；表达式右侧的(f－f0)(df/dt)是一个动态调整项，控制积分系数朝着合理的方向调整来有序重建电容电压。即当频差(f－f0)和频率变化率符号相同时，下调积分控制系数，让虚拟惯性控制占据主导地位。当频差和频率变化率符号不一致时，表明系统频率正在恢复，据此增强风机直流环节的积分控制作用将直流电压拉回到额定运行状态。值得一提的是，由PC=CUdcdUdc/dt可知，由于Udc仅允