RoCoF下垂控制的直驱式风电系统惯量特性分析

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.