技术摘要：
本发明公开了一种对电压源型风电机组的控制方法及主控系统，包括：基于电网是否处于频率大扰动工况确定风电机组的运行模式；当风电机组运行于电流源运行模式时，基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令，确  全部
背景技术：
近年来风电发展迅猛，装机规模迅速增加。由于风电强随机波动性及电力电子方 式并网（电流源型运行模式），被动适应电网变化，导致高比例风电系统安全稳定运行面临 严峻挑战。现有技术已成功提供了风电机组电网主动支撑技术，实现对电压/频率主动支 撑，较好解决了高比例风电系统安全稳定运行问题。 但随着风电渗透率进一步提高，常规电流源型风电机组，虽具备电网主动支撑能 力，仍无法满足系统安全稳定运行要求。有学者提出开发电压源型风电机组，让风电机组实 现虚拟同步机运行，以解决高比例风电系统电压/频率稳定问题，该方案已取得较好的优化 效果。但是风电机组采用电压源型运行模式后，变流器控制输出的发电机转矩不完全响应 风电机组主控系统发电机转矩指令，甚至当电网频率出现大扰动时，变流器控制输出的发 电机转矩完全不响应主控系统发电机转矩指令，导致风电机组主控系统变速变桨控制功能 异常，易触发停机，甚至危及机组运行安全。
技术实现要素：
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种对电压源型风电机组 的控制方法，包括： 主控系统采集当前电网频率大扰动状态标识、变速变桨控制环输出的发电机转矩指 令、电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机 转矩； 当所述电网频率大扰动状态标识为大扰动状态时，主控系统基于变速变桨控制环输出 的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令，确定 向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式； 当所述电网频率大扰动状态标识为非大扰动状态时，主控系统基于变速变桨控制环输 出的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩，确定向变流器发送的发电机转矩输出指 令和风电机组的运行模式。 优选的，所述主控系统基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主 动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令，确定向变流器发送的发电机转矩输出 指令和风电机组的运行模式，包括： 主控系统基于控制周期内的变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动 支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令与发电机最大输出扭矩之间的关系，确定 向变流器发送的第一发电机转矩输出指令，并将风电机组的运行模式设置为电流源运行模 式。 5 CN 111594384 A 说　明　书 2/8 页 优选的，所述第一发电机转矩输出指令，如下式所示： 式中：Tgd(n)为第n个控制周期的发电机转矩输出指令，Tgmd(n)为第n个控制周期变速 变桨控制环输出的发电机转矩指令，△Tf(n)为第n个控制周期电网频率主动支撑控制环输 出支撑频率所需的发电机转矩指令，Tmax为发电机最大转矩。 优选的，所述主控系统基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和虚拟同步所 需发电机转矩，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式，包括： 主控系统基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩与 发电机最大转矩之间的关系，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行 模式。 优选的，所述主控系统基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和虚拟同步所 需发电机转矩与发电机最大转矩之间的关系，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和 风电机组的运行模式，包括： 当虚拟同步所需发电机转矩>发电机最大转矩时，则主控系统向变流器发送的第二发 电机转矩输出指令，并将风电机组的运行模式设置为电流源运行模式； 当虚拟同步所需发电机转矩<发电机最大转矩的相反数时，则主控系统向变流器发送 的第三发电机转矩输出指令，并将风电机组的运行模式设置为电流源运行模式； 当发电机最大转矩的相反数≤虚拟同步所需发电机转矩≤发电机最大转矩，且虚拟同 步所需发电机转矩与变速变桨控制环输出的发电机转矩之和>发电机最大转矩时，则主控 系统向变流器发送的第四发电机转矩输出指令，并将风电机组的运行模式设置为电压源运 行模式； 当发电机最大转矩的相反数≤虚拟同步所需发电机转矩≤发电机最大转矩，且0≤虚 拟同步所需发电机转矩与变速变桨控制环输出的发电机转矩之和≤发电机最大转矩时，则 主控系统向变流器发送的第五发电机转矩输出指令，并将风电机组的运行模式设置为电压 源运行模式； 当发电机最大转矩的相反数≤虚拟同步所需发电机转矩≤发电机最大转矩，且虚拟同 步所需发电机转矩与变速变桨控制环输出的发电机转矩之和<0时，则主控系统向变流器发 送的第六发电机转矩输出指令，并将风电机组的运行模式设置为电压源运行模式。 优选的，所述第二发电机转矩输出指令，如下式所示： 式中，Tgd(n)为第n个控制周期的发电机转矩输出指令，Tgd(n-1)为第n-1个控制周期的 发电机转矩输出指令，b为发电机输出转矩变化斜率限制值，T为控制周期，Tmax为发电机最 大转矩； 所述第三发电机转矩输出指令，如下式所示： 6 CN 111594384 A 说　明　书 3/8 页 ； 所述第四发电机转矩输出指令，如下式所示： ； 所述第五发电机转矩输出指令，如下式所示： ； 式中：Tgmd(n)为变速变桨控制环输出的发电机转矩指令； 所述第六发电机转矩输出指令，如下式所示： 式中：△Tfr(n)为虚拟同步所需发电机转矩。 优选的，所述确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式之 后，还包括： 主控系统基于采集的电网频率更新所述电网频率大扰动状态标识。 基于同一发明构思，本发明还提供了一种对电压源型风电机组进行控制的主控系 统，包括： 采集模块，用于采集当前电网频率大扰动状态标识、变速变桨控制环输出的发电机转 矩指令、电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令和虚拟同步所需发 电机转矩； 频率支撑模块，用于当所述电网频率大扰动状态标识为大扰动状态时，基于变速变桨 控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转 矩指令，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式； 运行模式切换模块，用于当所述电网频率大扰动状态标识为非大扰动状态时，基于变 速变桨控制环输出的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩，确定向变流器发送的发 电机转矩输出指令和风电机组的运行模式。 优选的，所述频率支撑模块，具体用于： 基于控制周期内的变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制 环输出支撑频率所需的发电机转矩指令与发电机最大输出扭矩之间的关系，确定向变流器 发送的第一发电机转矩输出指令，并将风电机组的运行模式设置为电流源运行模式。 优选的，所述运行模式切换模块，具体用于： 基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩与发电机最 大转矩之间的关系，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式。 本发明的有益效果为： 本发明提供的技术方案，主控系统采集当前电网频率大扰动状态标识、变速变桨控制 环输出的发电机转矩指令、电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所需的发电机转矩指令 和虚拟同步所需发电机转矩；当所述电网频率大扰动状态标识为大扰动状态时，主控系统 基于变速变桨控制环输出的发电机转矩指令和电网频率主动支撑控制环输出支撑频率所 需的发电机转矩指令，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和风电机组的运行模式； 7 CN 111594384 A 说　明　书 4/8 页 当所述电网频率大扰动状态标识为非大扰动状态时，主控系统基于变速变桨控制环输出的 发电机转矩指令和虚拟同步所需发电机转矩，确定向变流器发送的发电机转矩输出指令和 风电机组的运行模式。本发明中当电网频率处于大扰动工况下时，主控系统采用电流源运 行模式，保证风电机组正常稳定运行，同时提供频率主动支撑功能，提高电网频率稳定水 平；当电网频率处于非大扰动工况下时，主控系统采用电压源模式，通过主控系统优化发电 机转矩输出指令，避免电压源型风电机组出现由于转矩超限饱和导致电压源控制模式失稳 问题，增强了电压源型风电机组主控系统与变流器之间的配合。 附图说明 图1为发明中一种对电压源型风电机组的控制方法流程图； 图2为本发明中电压源型风电机组优化控制方法框图； 图3为本发明中电压源型风电机组优化控制方法的详细流程图。