(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211180282.9 (22)申请日 2022.09.26 (71)申请人 中国电建集团河北省电力勘测设计 研究院有限公司 地址 050031 河北省石家庄市长安区建华 北大街6号 申请人 国网冀北电力有限公司工程管理分 公司 (72)发明人 盛师贤　乔平　董彬政　郭朝云　 张志鹏　尹星　吴炜　黄珣　王帅　 邹坤　史永宏　 (74)专利代理 机构 石家庄众志华清知识产权事 务所(特殊普通 合伙) 13123 专利代理师 张建(51)Int.Cl. H02J 3/24(2006.01) H02J 3/40(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 3/28(2006.01) (54)发明名称 虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控 制方法及装置 (57)摘要 本发明公开了虚拟同步风电场协同光伏电 站附加阻尼控制方法及装置， 属于电力系统领 域。 针对现有附加阻尼控制中， 风机在转速恒定 区变桨距控制响应速度慢、 抑制振 荡效果不理想 的特点， 本申请引入光伏电站， 提出一种两者协 同附加阻尼控制方法。 在虚拟同步风电场有功控 制环和光伏电站控制器上设计附加阻尼控制器， 当风机运行在MPP T区域时， 虚拟同步风电场和光 伏电站都投入附加阻尼装置抑制电网低频振荡； 当风机运行在转速恒定区时， 风电场退出附加阻 尼控制， 通过VSG控制和光伏电站共同抑制电网 低频振荡。 本申请的方法， 可以使双馈风机和光 伏电站在电网控制领域发挥更 大的作用。 权利要求书3页 说明书9页 附图9页 CN 115498656 A 2022.12.20 CN 115498656 A 1.虚拟同步 风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法， 其特 征在于， 所述方法包括: 当电网发生低频振荡现象时， 虚拟同步风电场和光伏电站接收其各自的附加阻尼控制 器发出的指令有功 功率； 所述虚拟同步风电场和光伏电站根据 所述指令有功功率和双馈风机的预留有功功率， 对各自的当前有功 功率进行调整。 2.根据权利要求1所述的虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法， 其特征在 于， 所述虚拟同步风电场和 光伏电站根据所述指令有功功率和双馈风机的预留有功功率， 对各自的当前有功 功率进行调整具体为： S1.根据获取的当前风速， 若双馈风机运行在最大功率追踪(Maximum  Power Point  Tracking， MPPT)区域时， 双馈风力发电机(Doubly ‑Fed Induction  Generator， DFIG)通过 超速减载预留备用功率， 采用虚拟同步机(Virtual  Synchronous  Generator， VSG)控制增 加系统阻尼； 光伏电站运行在最大功率追踪模式； 当DFIG运行在转速恒定区域时， DFIG通过 桨距角减载控制预留备用功率， 其 余控制方式不变； S2.若DFIG运行在MPPT区域， 低频振荡发生时DFIG释放备用功率， 虚拟同步风电场和光 伏电站分别启动附加阻尼控制输出阻尼功率； S3.若DFIG运行在转速恒定区， DFIG通过VSG控制为系统阻尼做贡献， 低频振荡发生时 光伏电站输出阻尼功率。 3.根据权利要求1所述的虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法， 其特征在 于， 所述虚拟同步 风电场的附加阻尼控制器具体为： S10.在MPPT区域和转速恒定区分别通过超速减载控制和桨距角减载控制使DFIG预留 一定的备用功率； S11.对基于功率备用的DFIG采用VS G控制技术， 增加双馈风机的惯性和阻尼， 减少 双馈 风机本身对系统阻尼的削弱作用； S12.以DFIG并网处有功功率变化量为输入， 在虚拟同步风电场的有功控制环上设计附 加阻尼控制器， 使DFIG输出功率响应其并 网处有功 功率变化。 4.根据权利要求1所述的虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法， 其特征在 于， 所述光伏电站附加阻尼控制器具体为： 光伏逆变 器电压控制外环的控制方程 为： 式中， e为自然常数， ΔT和ΔS分别是温度和光照强度变化量； Udc和Udc_ref是直流电容电 压及其参考值， Um为光伏阵列输出电压； kp1、 ki1为电压外环的控制参数， x1是中间变量； idg_ref是逆变器输出电流的d轴分量 参考值， 其大小控制光伏电站输出有功 功率； 以DFIG并网处有功功率变化量为输入， 在光伏电站逆变器上设计附加阻尼控制器， 通 过改变中间变量x1控制逆变器输出电流d轴分量idg_ref， 使光伏电站输出功率响应DFIG并网 处有功功率变化。 5.根据权利要求2所述的虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115498656 A 2于， 所述超速减载控制和桨距角减载控制方式如下： 风力机通过叶片捕获风能并将其 转化为机械能Pm的表达式为： 式中， Pb为叶片捕获 的风能， ρ 为空气密度， R为风轮叶片半径， v为风速， λ为叶尖速比， β 为桨距角； CP为风能利用系数， CP是 λ和β 的2元函数； 当DFIG在MPPT区域运行时： 风机桨距角始终为0 °， CP( λ, β )＝CP( λ )； 假设风机的减载系 数为d％， 减载后的风能利用系数为： CPdel( λdel)＝(1‑d％)Cp( λ, β ) 式中， λde1为超速减载时对应叶尖速比； 减载d％时风力机捕获机 械功率表达式为： 式中Pmdel表示减载后风机捕获的机 械功率， kdel表示次优功率比例系数； 当DFIG在转速恒定区域运行时： ω1＝ωmax， 叶尖速比λ1＝ωmax*R/ν， CP( λ, β )＝CP( β )， 双 馈风机可以通过桨距角控制减载； 减载后的风能利用系数为： CPdel( β )＝(1‑d％)Cp( λ, β ) 根据上式可以求得 特定减载系数 下应对应的桨距角初始值。 6.根据权利要求2所述的虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法， 其特征在 于， 所述虚拟同步 风电场的附加阻尼控制的模型为： 基于VSG控制的DFIG有功 环控制方程 为： 式中， Pmdel、 Pe、 Pd分别为DFIG的机械功率、 电磁功率、 阻尼功率， δVSG、 ωVSG分别是VSG有 功环输出的功角、 角速度， ω0是电网额定角频率， Um为并网点电压有效值， E0是VSG无功控制 输出电压的幅值， X是等 效同步电抗， J和Dp分别为VSG的等效虚拟转动惯量和有功环虚拟阻 尼系数。 7.根据权利要求5所述的虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法， 其特征在 于， 风机超速减载控制和桨距角减载控制后所捕获的机械功率Pmdel作为DFIG的虚拟同步有 功控制的输入； 将双馈风机双闭环控制的电流内环控制替换为VSG控制， 可得基于功 率备用 的双馈风机VSG控制； 有功控制环的输出决定VSG内电势的频率和相角， 有功控制环和无功 控制的输出共同作为PWM逆变的调制波作用在DFIG转子侧变流器上。 8.根据权利要求6所述的虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法， 其特征在 于， 其特征在于， 所述虚拟同步 风电场的附加阻尼控制方法如下： 所述阻尼功率Pd反映了基于VSG控制的DFIG响应并网点电压角频率变化、 阻尼电力系统 低频振荡的能力； 以DFIG并网处有功功率变化量为输入， 在DFIG转子侧变流器上设计附加 阻尼控制器， 控制器的输出作用在VSG有功控制环上； 通过改变基于VSG控制的DFIG输出的权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115498656 A 3