双馈感应风电机组参与系统一次调频的控制策略研究

变速恒频双馈风力发电机组的解耦控制系统使其无法对系统频率变化做出有效的响应,因此基于双馈感应发电机(doubly fed induction generator, DFIG)的大规模风电场在并入电网时不具备类似传统同步发电机的一次调频能力。而随着风机单机容量的不断增大以及大规模风电并网的不断发展,由此给系统调频所带来的压力也日益增大。因此,为了使系统中的风电机组满足风电并网导则中对其频率响应能力的要求,有必要对风电机组参与系统一次调频的控制策略进行研究。 本文基于传统的功率备用控制和转子动能控制研究了额定风速以下DFIG风电机组参与系统一次调频的控制策略,并提出了有效的调频控制方法。在额定风速以下首先利用超速法实现了风机的减载运行,使风机具有了一定的功率备用。进而在风机转子侧变换器的有功控制系统中加入了附加的频率控制环节,使DFIG风电机组获得了系统频率响应能力。同时,对附加频率控制环节中相关参数的确定进行了必要的分析和讨论,保证了DFIG风电机组在参与系统一次调频过程中的安全稳定运行。为使DFIG风电机组具备与同步发电机相同的一次调频特性,进一步设计了DFIG风电机组转子侧变换器上的附加一次调频控制器,实现了其完全模拟同步发电机功-频特性所进行的一次调频。最后,在仿真软件Matlab/Simulink中建立了一个含较大规模风电并网的经典算例系统,并搭建了附加频率控制环节的控制模块,进而在不同系统频率变化情况下进行了仿真实验。仿真结果表明,本文所提出的调频控制策略能够使DFIG风电机组对系统的频率变化做出快速的响应,并有效地参与系统的一次调频,从而提升了整个系统的调频能力。