“电压源双馈风电机组柔性并网控制方法”科技成果转化公示

发布时间: 2026-03-13

按照《科技成果转化实施证明工作规范》(Q/ZZZK-001-2024)标准相关规定,拟对邵昊舒、董强7人作为成果负责人的一项科技成果实施转化,现将相关信息公示如下:

科技成果名称: 电压源双馈风电机组柔性并网控制方法

科技成果产品专利号: ZL 202311324675.7

科技成果产品专利名称:一种电压源风电机组柔性并网控制方法

一、科技成果转化协议

协议信息:

-协议类型:专利许可协议

-签署方:南京工业职业技术大学与镇江箭羽智能科技有限公司

-科技成果许可日期:202503月01日

-转化内容: 镇江箭羽智能科技有限公司获得本科技成果技术的普通实施许可,以解决风电领域电压源风电机组并网时冲击电流过大、传统控制策略缺乏针对性柔性并网方案、机组无惯量支撑无法参与电网频率调节、网侧与转子侧变换器协同控制效果差等技术难题。面对风电渗透率提升下电网频率稳定的行业需求,能够实现电压源双馈风电机组的柔性并网发电,显著减小并网瞬间冲击电流,同时赋予风电机组虚拟惯量和阻尼特性,增强电网频率调节能力,提升风电机组并网的稳定性与电网友好性。

二、产品概述

本科技成果是电压源双馈风电机组柔性并网控制方法,其专利名称为一种电压源风电机组柔性并网控制方法,专利号为 ZL 202311324675.7,授权公告号为 CN117526403B,专利权人为南京工业职业技术大学。该科技成果专为解决电压源双馈风电机组并网冲击大、无惯量支撑的行业痛点设计,以重新设计网侧与转子侧变换器控制策略为核心,通过先网侧后转子侧的分步柔性并网控制逻辑,在网侧变换器惯性同步控制基础上增加预同步控制,在转子侧变换器控制中引入虚拟惯量和虚拟阻尼,实现机组与电网的幅值、频率、相位精准同步,最终达成无冲击柔性并网,同时让风电机组具备同步发电机类似的惯量和阻尼特性,适配高风电渗透率下的电网运行需求。

产品特点

1. 双变换器协同控制特性

网侧 + 转子侧分步并网:采用 “先网侧变换器柔性并网,后转子侧变换器柔性并网” 的分步控制策略,网侧完成与电网同步及直流母线预充电,为转子侧并网提供稳定条件,实现双变换器的协同联动、有序并网,避免多模块同时并网的相互干扰。

多控制策略融合设计:网侧变换器融合预同步控制与无功功率无差控制,转子侧变换器整合预同步控制、虚拟惯量有功功率控制、无功功率精准控制,各控制策略各司其职、相互配合,保障并网全流程的稳定性。

2. 低冲击柔性并网性

精准同步控制:网侧变换器通过预同步控制,实现输出电压与电网电压幅值、频率、相位的三重精准同步;转子侧变换器同样通过预同步控制,使定子侧电压与电网电压完全匹配,从根源上消除并网瞬间的冲击电流,实现真正的柔性并网。

分步切换控制逻辑:并网各阶段设置精准的控制策略切换节点,预充电与同步完成后网侧变换器切换至电压源控制,相角同步完成后转子侧完成控制参数切换,闭合并网开关,全程无突发式并网操作,进一步降低并网冲击。

3. 电网友好的惯量支撑性

虚拟惯量与阻尼引入:转子侧变换器有功功率控制中,模拟同步发电机转子运动方程,引入虚拟惯量系数和虚拟阻尼,让原本无惯量支撑的风电机组具备惯量响应能力,能够参与电网频率调节,缓解高风电渗透率下的电网频率稳定问题。

惯量动态调节:通过电磁转矩差与虚拟惯量偏差的动态计算,实时调整虚拟同步角速度,实现惯量的动态适配,可根据电网频率变化及时做出响应,提升电网抗扰动能力。

4. 高精度的功率控制特性

无功功率无差精准控制:网侧和转子侧均采用 PI 控制器实现无功功率的闭环控制,网侧通过调制比动态调节实现无功功率给定值与实际值的无差匹配,转子侧通过转子磁链分量的精准调控实现定子侧无功功率的精准控制,保障机组并网后的功率因数稳定。

有功功率平稳调节:基于虚拟同步机的有功功率控制策略,避免有功功率的突变,使风电机组并网后向电网平稳输出有功功率,减少对电网功率波动的影响。

5. 高适配的工程实用性

适配现有双馈风电机组:技术方案基于传统双馈风电机组的电器拓扑(RSC 转子侧变换器 + GSC 网侧变换器)设计,无需对机组硬件进行大规模改造,仅通过控制策略的优化升级即可实现柔性并网,大幅降低工程应用改造成本。

标准化控制模块集成:核心控制策略可集成至风电机组变流器的控制单元中,采用SVPWM 空间矢量脉宽调制、dq 坐标系变换等行业标准化技术手段,与现有风电控制硬件高度兼容,便于工程落地与设备升级。

6. 高可靠的工况适应性

全并网流程闭环控制:从网侧预充电、同步,到转子侧同步、最终并网,各环节均设置状态检测 - 参数调节 - 策略切换的闭环控制,能够应对风电现场电网电压波动、机组转速小幅变化等复杂工况,保障并网过程的可靠性。

仿真验证的稳定性:在RTDS实时数字仿真器中完成 2MW 双馈风电机组的并网模型测试,对比传统控制方式,本技术可完全消除并网冲击电流,在不同风速、电网负载条件下均能实现稳定并网,工况适应性强。

产品优势

1. 大幅降低并网冲击,实现柔性并网

基于网侧与转子侧的双重预同步控制策略整合,一种电压源风电机组柔性并网控制方法实现了电压源双馈风电机组并网全流程的精准同步,从根本上解决了传统并网方式瞬间冲击电流过大的问题,仿真测试中并网电流有效值接近 0,显著提升风电机组并网的安全性,同时降低冲击电流对电网和机组设备的损耗。

2. 专利技术保障,技术独特性与先进性兼备

该科技成果拥有国家发明专利,专利号为 ZL 202311324675.7,授权公告号为 CN117526403B,确保了技术的独占性和市场竞争力;技术突破了传统风电并网控制仅针对稳态运行的局限,首次为电压源双馈风电机组设计了针对性的柔性并网启动控制策略,填补了行业技术空白。

3. 赋予机组惯量支撑,适配高风电渗透率电网需求

虚拟惯量与阻尼设计:通过在转子侧控制环路引入虚拟惯量和阻尼,让双馈风电机组具备同步发电机的惯量特性,能够参与电网频率调节,解决了风电渗透率提升下电网惯量不足、频率稳定差的行业核心问题,符合未来电网对 “电网友好型” 风电机组的发展要求。

频率动态响应:虚拟同步角速度可根据电网实际频率动态调整,电网频率波动时机组能快速做出惯量响应,为电网提供频率支撑,提升电网的整体稳定性。

4. 无需大规模硬件改造,工程应用成本低

兼容现有机组拓扑:技术方案基于传统双馈风电机组的 RSC+GSC 双变换器拓扑设计,仅需优化变流器的控制软件算法,无需更换或新增硬件设备,大幅降低风电企业的技术改造成本;

标准化技术手段:采用 PI 控制、dq 坐标变换、SVPWM 调制等风电行业成熟的标准化技术,工程技术人员易上手、易调试,便于快速落地应用。

5. 双变换器精准协同,并网控制稳定性高

分步并网逻辑:先完成网侧变换器的同步与直流母线预充电,为转子侧并网创造稳定的直流电压条件,避免双变换器同时并网的相互干扰,提升并网流程的有序性;

多节点策略切换:在预同步完成、相角同步完成等关键节点设置精准的控制策略切换,各阶段控制参数平滑过渡,无突变式调整,保障并网全过程的电压、功率稳定。

6. 精准功率控制,提升机组并网运行品质

无功功率无差控制:网侧和转子侧均通过PI闭环控制实现无功功率的精准调节,确保机组并网后功率因数稳定在设定值,减少无功功率对电网的影响;

有功功率平稳输出:基于虚拟同步机的有功功率控制,避免有功功率突变,使机组并网后向电网平稳供电,提升风电并网的电能质量,同时降低机组设备的功率损耗。

五、利害关系

经查,成果受让方与该职务科技成果完成人之间无利害关系。

六、异议处理

任何单位和个人如果对公示名单有异议,可在公示期内以书面形式提出,并列举异议理由和相关证明材料。以个人名义提出异议的,需要写明自己的真实姓名、单位、联系地址及电话等;以单位名义提出的,需加盖单位公章。原则上匿名异议不予受理。

七、联系方式

北京中知中科技术开发有限公司科技成果转化委员会

地址:北京市丰台区航丰路1号时代财富天地4号楼805

邮箱:19910202367@163.com