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基于协同控制优化风电-柔直并网惯性响应策略研究
Optimization of Inertial Response Strategy for Wind Power-VSC-HVDC Grid-Connected Systems Based on Cooperative Control
| 作者 | 谭珺敉 · 彭晓涛 · 李旭涛 · 陈紫薇 · 杨军 |
| 期刊 | 电工技术学报 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 40 卷 第 5 期 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 下垂控制 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 风电场 柔性直流输电(VSC-HVDC) 惯性响应 协同控制 谭珺敉 彭晓涛 李旭涛 陈紫薇 杨军 电工技术学报 Transactions of China Electrotechnical Society |
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为优化风电经柔性直流输电接入受端电网的惯性响应特性，提出一种无需通信的协调惯量支撑关键参数设计方法。建立风机变比例调速与柔直网侧换流站附加下垂控制的传递函数模型，揭示下垂与调速系数对系统惯性响应的调节机制。基于协同控制理论，构造频率、直流电压偏差及虚拟惯量宏变量，设计自适应调节下垂与调速系数的控制律，实现电容储能与风机转子动能协同提供惯量支撑。Matlab/Simulink仿真验证表明，该策略可有效提升系统惯性响应性能，改善直流电压与转速恢复动态过程。
为优化风电场经柔性直流输电接入受端电网的惯性响应动态特性,该文提出一种在风电-柔直并网系统中实现无通信协调惯量支撑的关键参数设计方法.基于风机变比例系数调速和柔直网侧换流站附加直流电压-频率下垂控制建立风电-柔直系统实现无通信频率响应的传递函数,明确了下垂系数和调速系数对并网系统惯性响应的调节作用.采用协同控制理论,通过选取频率和直流电压偏差、风电-柔直系统虚拟惯量构造宏变量,设计了下垂系数自适应频率变化调节、调速系数自适应直流电压和风机转速变化调节的协同控制律,实现并网系统利用电容储能和差异化转子动能协同提供惯量支撑.最后在 Matlab/Simulink 中建立风电-柔直并网模型,利用受端电网频率负荷扰动验证了协同控制律的有效性.仿真研究表明,所提策略能够优化风电场和柔直系统惯量支撑的协同配合,改善受端电网惯性响应动态特性,同时具有优化直流电容电压及风机转速恢复动态过程的优势.
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SunView 深度解读
该风电-柔直协同惯性响应技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要应用价值。研究提出的无通信协调惯量支撑方法可直接应用于储能系统的构网型GFM控制策略优化：通过自适应调节下垂系数，实现储能电容与风机转子动能协同提供惯量支撑，提升电网频率响应性能。该协同控制理论可启发阳光电源在风储、光储混合系统中开发多能源协同惯量控制算法，优化直流母线电压稳定性与频率调节动态特性。特别是变比例调速与附加下垂控制的传递函数建模方法，可用于ST储能变流器的虚拟同步机VSG参数自适应整定，增强新能源并网系统的惯性支撑能力，符合构网型储能技术发展方向。