摘 要：我國風電滲透率不斷提高，風力發(fā)電對電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定控制影響不斷增加。然而，目前風力發(fā)電機的主流機型為雙饋風力發(fā)電機，它通過變頻器控制實現(xiàn)了有功功率和無功功率的解耦，對它們進行獨立調(diào)節(jié)，但也使得風機轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率失去了耦合關(guān)系。針對上述問題，本文提出了補充有功功率的虛擬慣量響應(yīng)控制技術(shù)，實現(xiàn)雙饋風力機的調(diào)頻功能，并通DIgSILENT/Powerfactory進行了仿真驗證。

關(guān)鍵詞：雙饋風力發(fā)電機；電網(wǎng)頻率；虛擬慣量響應(yīng)控制

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A

目前，我國環(huán)境污染問題嚴重，發(fā)展新能源是解決環(huán)境問題與化石能源緊缺的關(guān)鍵。我國風能資源豐富，風力發(fā)電新增裝機容量與累計裝機容量不斷快速增長，我國風力發(fā)電早在“十二五”期間就繼火電、水電之后步入1億千瓦俱樂部行列，成為了我國電力市場的重要組成部分。雙饋風力發(fā)電機由于其具有可實現(xiàn)有功和無功解耦、功率因數(shù)高、交流勵磁等優(yōu)點，是目前我國風力發(fā)電機的主流機型，有著很大的裝機容量。但雙饋風力發(fā)電機由于變頻器的解耦作用使得電網(wǎng)頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速失去了耦合的關(guān)系，因此在很大程度上失去了調(diào)頻的能力。但是雙饋風力發(fā)電機的動能不容小覷，我們可以通過控制策略與變頻器的功能實現(xiàn)同步發(fā)電機慣量響應(yīng)調(diào)頻的功能，即本文所研究的有功功率補償?shù)奶摂M慣量響應(yīng)控制。

1 虛擬慣量響應(yīng)控制

當發(fā)生頻率偏移時，根據(jù)頻率測量值與頻率參考值的差值得到DFIG有功功率補充控制參考值，然后將補充控制參考值引入到DFIG控制策略中的功頻特性控制模塊中，控制框圖如下圖所示，其中下支路為引入df/dt的轉(zhuǎn)矩補充方式，上支路為引入Δf 的轉(zhuǎn)矩補充方式，C為電網(wǎng)額定頻率。

2 仿真結(jié)果

在DIgSILENT/PowerFactory軟件下搭建小型系統(tǒng)模型，該模型含150臺1.5MW等值雙饋風機、一臺50MW同步發(fā)電機、270MW負荷，并在20s時設(shè)置20MW的擾動負荷，設(shè)置同步發(fā)電機為SL節(jié)點。當引入有功功率補償后的仿真結(jié)果如下圖所示。

根據(jù)仿真結(jié)果可知：雙饋風力發(fā)電機控制策略中不添加任何頻率輔助控制措施時，當系統(tǒng)負荷功率增加，頻率波動時，雙饋風力發(fā)電機無法對系統(tǒng)頻率波動做出任何響應(yīng)，頻率跌落深度最大；分別將Δf和df/dt引入到控制策略中都能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)頻率變化率減小，頻率跌落最低點有所抬升，但將兩者同時引入到控制策略中效果最好。

3 結(jié)語

我國的風電裝機容量將會進一步增加，且風電機組多建在偏遠地區(qū)，風力發(fā)電機對電網(wǎng)頻率的影響力將不斷增加，研究雙饋風力發(fā)電機的頻率調(diào)控能力意義深遠。雖然有功補償?shù)奶摂M慣量響應(yīng)控制技術(shù)可以實現(xiàn)頻率的控制，但是尋求響應(yīng)速度更快的方法是下一步研究的重點。

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作者簡介：

董鵬程（1990-），男，漢族，山東濱州人，青島大學自動化與電氣工程學院在讀研究生，研究方向：電力系統(tǒng)在線監(jiān)測及故障診斷。