双馈感应风力发电机组复合频率控制策略研究

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1、第40卷第8期电力系统保护与控制V01．40No．82012年4月16日PowerSystemProtectionandControlApr．16，2012双馈感应风力发电机组复合频率控制策略研究朱晓荣，赵猛，王毅(华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003)摘要：双馈感应风力发电机组(Doubly—FedInductionGeneratot，DFIG)现有的基于最大风功率追踪的控制策略不能对系统频率的变化作出响应。大量基于DFIG的风电场并入电网并取代传统的同步发电机组，将降低系统的频率控制能力。首先分析了风力发电穿透率对系统频率控制能力的影响

2、；其次研究了DFIG附加“虚拟”惯性控制环的频率响应，分析了桨距角控制参与系统一次调频的能力；最后设计了一种新的复合频率控制方法，该方法通过“虚拟”惯性控制和桨距角频率控制的共同作用，降低了系统频率的初始变化率及稳态偏差。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。关键词：双馈感应发电机；风力发电；频率控制；惯性控制；桨距角控制Compositefrequencycontrolstrategyofdoubly-fedinductiongeneratorwindturbinesZHUXiao—rong，ZHAOMeng，WANGYi(SchoolofElectron

3、icandElectricalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：TheexistingcontrolstrategybasedonmaximumwindpowertrackingofDoubly—fedInductionGenerators(DFIG)cannotresponsetothedeviationofthesystemfrequency．AlargenumberofDFIG—basedwindfarmstakingtheplaceo

4、fconventionalsynchronousgeneratorswilldecreasethecontrolabilityofthesystemfrequency．First，theimpactofthewindpenetrationO11thecontrollabilityofthesystemfrequencyisanalyzed．Then，theresponseofthevirtualinertiacontrolloopandthepitchanglecontrolusedforprimaryfrequencyregulationareintro

5、ducedindetail．Finally,anewcompositefrequencycontrolstrategyisproposed，whichcandecreasetheinitialrateofchangeandthesteady-stateerrorofthesystemfrequencythroughthecombinationofthevirtualinertiacontrolandthepitchanglecontro1．Thesimulationresultsdemonstratetheefectivenessoftheapproach

6、．ThisworkissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．50807015andNo．50977028)．Keywords：doubly-fedinductiongenerator(DFIG)；windpowergeneration；frequencyregulmion；inertiacontrol；pitchanglecontrol中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1674—3415(2012)08-0020-05同步发电机组的转动惯量通过调速装置参与系O引言统的频率调整

7、，系统的频率调整包括一次调频和二双馈感应风力发电机能够实现有功功率、无功次调频。系统转动惯量的大小决定了系统的频率变功率的快速解耦控制，在较大的风速范围内变速运化率(theRateOfChangeOfFrequency，ROCOF)，行，实现最大风能捕获，因而广泛应用于大型风电转动惯量越大，频率变化越慢；转动惯量越小，频场中[1-21。DFIG在实现变速运行的同时，使得风力率变化越快】。一次调频是发电机对电网频率变化机转速和电网的频率解耦，无法像传统的同步发电作出的自动响应，主要针对变化周期短(秒级)、变机一样对系统的频率变化产生惯性响应【jJ。另外，化幅

8、度小的负荷分量。二次调频主要是电网调度中随着风电透入水平的增加，大