一种风力发电机组的惯性响应方法、电子设备及介质与流程

本发明涉及风力发电领域，特别涉及一种风力发电机组的惯量响应方法、电子设备及介质。

背景技术：

1、风力发电技术正在高速发展，而风力发电机组的装机容量正逐步扩大，大规模的风力发电机组接入电网，故风力发电机组对电网频率的支撑必不可少，而风机惯量响应是频率支撑的一种有效方法。

2、现有技术中，虽然风力发电机组能够满足响应功率幅值及响应时间的要求，但是当风力发电机组所处地区的风况较为恶劣时，此时惯性响应过程中的功率控制精度容易过大，且忽略了风力发电机组由功率恢复过程向正常运行模式切换的过程时功率的突变问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风力发电机组的惯量响应方法、电子设备及介质，本方案在判断出风力发电机组需要进行惯性响应后，考虑到当前风力发电机组所处地区对功率控制的影响，所以通过卡尔曼滤波技术对风力发电机组的发电机转速进行修正，以保证风力发电机组的功率控制精度；其次，当风力发电机组由功率恢复过程向正常运行模式切换的过程时，本方案会通过控制风力发电机组的电磁转矩的斜率变化量，以减小切换过程中功率的突变。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种风力发电机组的惯量响应方法，包括：

3、获取电网的当前频率及所述电网的当前频率变化率，并根据所述当前频率及所述当前频率变化率判断所述电网对应的风力发电机组是否需要进行惯性响应；

4、若所述电网对应的风力发电机组需要进行惯性响应，则获取所述风力发电机组的当前功率、当前发电机转速及当前风轮转速，并根据所述当前功率及所述当前发电机转速计算所述风力发电机组的目标功率增量；

5、基于卡尔曼滤波技术及所述当前风轮转速对所述当前发电机转速进行修正，并根据修正后的所述当前发电机转速、所述当前功率及所述目标功率增量控制所述风力发电机组的实际转矩的输出；

6、根据所述实际转矩输出的时间停止所述实际转矩的输出，并控制所述风力发电机组的电磁转矩的斜率变化量为预设斜率变化量，直至所述电磁转矩的斜率减少至零。

7、可选的，所述基于卡尔曼滤波技术及所述当前风轮转速对所述当前发电机转速进行修正，包括：

8、获取所述风力发电机组的低速轴转矩、发电机转矩、等效弹性刚度、阻尼系数及齿轮箱传动比；

9、根据所述等效弹性刚度、阻尼系数及齿轮箱传动比、所述当前风轮转速及所述当前发电机转速确定状态转移矩阵及激励影响矩阵；

10、根据所述等效弹性刚度、所述低速轴转矩、所述发电机转矩、所述状态转移矩阵、所述激励影响矩阵、所述当前风轮转速及所述当前发电机转速确定后验状态估计误差；

11、基于所述后验状态估计误差对所述当前发电机转速进行修正。

12、可选的，所述根据所述等效弹性刚度、所述低速轴转矩、所述发电机转矩、所述状态转移矩阵、所述激励影响矩阵、所述当前风轮转速及所述当前发电机转速确定后验状态估计误差，包括：

13、获取当前环境误差噪声；

14、根据所述低速轴转矩、所述发电机转矩确定输入矢量；

15、根据所述风力发电机组的低速轴等效扭转角、所述当前风轮转速及所述当前发电机转速确定状态矢量；

16、根据所述当前发电机转速确定观测矢量；

17、根据所述当前环境误差噪声、所述状态转移矩阵、所述激励影响矩阵、所述输入矢量及所述状态矢量确定状态最优估计值；

18、基于所述状态最优估计值、所述输入矢量、所述状态转移矩阵、所述激励影响矩阵及先验状态估计误差确定公式确定先验状态估计误差；

19、根据所述状态转移矩阵、所述输入矢量、所述等效弹性刚度、所述先验状态估计误差及所述观测矢量确定所述后验状态估计误差。

20、可选的，所述根据所述状态转移矩阵、所述输入矢量、所述等效弹性刚度、所述先验状态估计误差及所述观测矢量确定所述后验状态估计误差，包括：

21、根据所述状态转移矩阵、所述状态最优估计值对应的状态最优误差协方差、预设误差噪声协方差确定所述先验状态估计误差对应的先验估计误差协方差；

22、根据所述先验估计误差协方差及预设观测矩阵确定卡尔曼增益；

23、基于所述卡尔曼增益、所述先验状态估计误差、所述观测矢量、所述输入矢量及所述等效弹性刚度确定所述后验状态估计误差。

24、可选的，所述基于所述后验状态估计误差对所述当前发电机转速进行修正，包括：

25、根据所述后验状态估计误差确定对应的最优估计发电机转速，并控制所述当前发电机转速转换为所述最优估计发电机转速。

26、可选的，所述根据修正后的所述当前发电机转速、所述当前功率及所述目标功率增量控制所述风力发电机组的实际转矩的输出，包括：

27、获取所述风力发电机组pi转矩环的额定转矩；

28、根据所述额定转矩、修正后的所述当前发电机转速、所述当前功率、所述目标功率增量及额外叠加电磁转矩确定公式确定额外叠加电磁转矩；

29、将所述额外叠加电磁转矩叠加至所述额定转矩，以控制所述风力发电机组的实际转矩的输出。

30、可选的，在所述将所述额外叠加电磁转矩叠加至所述额定转矩之前，还包括：

31、根据所述额定转矩、修正后的所述当前发电机转速、所述当前功率、所述目标功率增量及预设限幅值确定所述额外叠加电磁转矩的上限值及所述额外叠加电磁转矩的下限值；

32、控制叠加至所述额定转矩的所述额外叠加电磁转矩不超过所述上限值及所述下限值。

33、可选的，在所述根据所述实际转矩输出的时间停止所述实际转矩的输出之后，还包括：

34、根据所述目标功率增量确定所述风力发电机组在进行所述惯性响应过程中的累计恢复功率值；

35、基于所述当前发电机转速、所述累计恢复功率值及预设虚拟惯量确定所述风力发电机组的发电机转速期望值，并控制所述风力发电机组的发电机转速变为所述发电机转速期望值。

36、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括：

37、存储器，用于保存计算机程序；

38、处理器，用于执行所述计算机程序以实现如上述所述的风力发电机组的惯量响应方法。

39、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的风力发电机组的惯量响应方法。

40、本发明的目的是提供一种风力发电机组的惯量响应方法、电子设备及介质，本方案先根据当前频率及当前频率变化率判断电网对应的风力发电机组是否需要进行惯性响应，并在判断出风力发电机组需要进行惯性响应后，考虑到当前风力发电机组所处地区对功率控制的影响，所以通过卡尔曼滤波技术及当前风轮转速对风力发电机组的发电机转速进行修正，并根据修正后的当前发电机转速、当前功率及目标功率增量控制风力发电机组的实际转矩的输出，以保证风力发电机组的功率控制精度；其次，当风力发电机组由功率恢复过程向正常运行模式切换的过程时，本方案会通过控制风力发电机组的电磁转矩的斜率变化量，以减小切换过程中功率的突变。