CN105914794B - 一种基于statcom/bess的风电机群协调自启动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，包括以下步骤：S1：处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基于反馈线性控制算法的自启动控制器；S2：自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATCOM/BESS；S3：配备有储能***的DFIG和STATCOM启动之后，并入未配备有储能***的DFIG，协调模糊PID控制器启动，该控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的DFIG电压以及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATCOM与配备储能***的DFIG的PID控制器参数，协调控制风机与STATCOM的有功无功输出。本发明使双馈异步风电机群可以在离网条件下实现自启动，进而实现稳定的孤岛运行。

Description

一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法

技术领域

本发明涉及风电机群运行控制领域，特别是涉及一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法。

背景技术

近年来，由于风电存在间歇性、随机性以及波动性等特征，大规模风电并网仍然存在不小的挑战。分布式风力发电可以在电网停电发生时恢复孤岛供电，已成为集中供电方式不可缺少的重要补充。为了更好的实现风电机群分布式发电，首先必须研究风电机群在孤岛运行下具备自启动的能力。

如今，双馈异步风电机组(Doubly-Fed Induction Generator，DFIG)已成为风电场选用的主流机型，由于该风机采用定转子柔性连接的方式，不具备自启动能力。在DFIG的变流器直流电容侧加装储能装置，由储能装置提供直流电压，进而实现风电机组的自启动过程。在风电机群的启动过程中，大规模配备储能***成本投资较大，并不能满足电网的经济性要求，这就需要少数配备储能***的风电机组率先实现自启动，进而在FACTS设备的协助下启动剩余风电机组。

传统STATCOM由直流侧电容和电压型逆变器组成，为保证输出电压的幅值，稳态时需要从电网吸收一定的有功功率补偿自身损耗以维持直流测电压，所以不具备有功调节能力，不能向电网注入有功功率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能实现自启动的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法。

技术方案：本发明所述的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，包括以下步骤：

S1：处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基于反馈线性控制算法的自启动控制器；

S2：自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATCOM/BESS；

S3：配备有储能***的DFIG和STATCOM启动之后，并入未配备有储能***的DFIG，协调模糊PID控制器启动，模糊PID控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的未配备有储能***的DFIG电压以及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATCOM与配备有储能***的DFIG的PID控制器参数，协调控制配备有储能***的DFIG与STATCOM的有功无功输出。

进一步，所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，自激启动阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为：将网侧变流器的控制信号闭锁，同时将网侧变流器的并网开关brk_grid断开，将储能***的开关brk_bat闭合，使储能***为直流电平充电，检测直流电容电压，若直流电容电压达到电容电压额定值，则启动DFIG。

进一步，所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，带载运行阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为：检测机端电压，若机端电压大于机端电压额定值，则闭合网侧变流器的并网开关brk_grid，同时解锁网侧变流器的SVPWM控制信号，网侧变流器开始工作，保证直流侧电容电压稳定以及为网侧电压提供无功支撑；检测直流电容电压偏差值，若直流电容电压偏差值小于ε_{dc_max}，则认定直流电压恒定，并断开开关brk_bat，储能***退出工作。

进一步，所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，频率调整阶段通过频率控制器对风机的有功输出进行调整，频率控制器的结构为：频率控制器包括转速控制器和附加频率控制器，其中转速控制器将转子转速ω_r输入至ω_r-P曲线中产生有功功率参考值ω_r-P曲线功能由风电机组的功率转速特性决定；附加频率控制器的设计如式(1)所示：

式(1)中，f_s、f_ref分别为风电机组的输出频率以及输出频率参考值，k_fp1和k_fp2为附加频率控制器的比例系数，k_fi1和k_fi2为附加频率控制器的积分系数；

最终，风机自启动频率控制器给出转子侧变流器的有功功率参考值为P^*：

式(2)中，为转速控制器所给出的有功功率参考值。

进一步，所述步骤S1中的反馈线性控制算法的设计步骤如下：

S1.1：建立DFIG的转子侧变流器的线性化差分模型，如式(3)所示：

式(3)中，为转子d轴电流，为转子q轴电流，L_m为dq轴坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感，R_r、L_r为dq轴坐标系中转子等效两相绕组电阻和自感，为发电机漏磁系数，ω_slip＝ω₁-ω_r为转差率，ω₁为定子磁场转速，ω_r为转子磁场转速，ψ_sq为定子d轴磁链，ψ_sd为定子q轴磁链，u_rd为转子d轴电压，u_rq为转子q轴电压，u_rd1和u_rq1为计及定子励磁电流的补偿项，如式(4)所示：

式(4)中，R_s为dq轴坐标系中定子等效两相绕组电阻，i_sd为定子d轴电流，i_sq为定子q轴电流，U_s为风机出口侧电压幅值；

令y₁＝h₁(x)＝x₁＝i_rd以及y₂＝h₂(x)＝x₂＝i_rq，可得：

式(5)中，A_r(x)＝f(x)，E_r(x)＝g(x)；

S1.2：根据式(5)设计转子电压控制器，如式(6)所示：

式(6)中，v_rd和v_rq为转子电压的跟踪控制信号，由转子电流控制器给出，如式(7)所示：

式(7)中，e₁＝y₁-y_1ref为转子电流y₁与转子电流参考值y_1ref之差，e₂＝y₂-y_2ref为转子电流y₂与转子电流参考值y_2ref之差，k_{rd_p}、k_{rd_i}为转子电流控制器d轴比例、积分参数，k_{rq_p}、k_{rq_i}为转子电流控制器d轴比例、积分参数；

S1.3：根据式(8)求得转子侧变流器的参考电压和

进一步，所述步骤S3中，协调模糊PID控制器持续监测电压偏差量和频率偏差量，通过模糊推理，不断优化STATCOM与DFIG的变流器PID参数k_p、k_i、k_d的步骤如下，其中k_p为比例系数，k_i为微分系数，k_d为积分系数：

S3.1：当电压偏差量的绝对值|ε_u|大于电压协调动作门限ε_uco或者频率偏差量的绝对值|ε_f|大于频率协调动作门限ε_fco时，STATCOM与DFIG同时动作，均采用电压、频率控制模式；增大k_p，减小k_d，减小k_i；

S3.2：当电压偏差量的绝对值|ε_u|介于电压协调动作门限ε_uco与电压DFIG动作门限ε_uDFIG之间，或者频率偏差量的绝对值|ε_f|介于频率协调动作门限ε_fco与频率DFIG动作门限ε_fDFIG之间时，减小k_p，增大k_i；STATCOM采用电压、频率控制模式；

S3.3：当电压偏差量的绝对值|ε_u|小于电压DFIG动作门限ε_uDFIG或者频率偏差量的绝对值|ε_f|小于频率DFIG动作门限ε_fDFIG时，DFIG采用功率控制策略，保证***的功率稳定输出以及功率因素，模糊PID控制器不动作；增大k_p和k_i，并根据电压偏差量的绝对值|ε_u|或频率偏差量的绝对值|ε_f|来对k_d进行取值；

S3.4：根据***运行的不同状态，同时考虑k_p、k_i、k_d之间的关联，选择输入语言变量为ε_u、ε_f、Δε_u和Δε_f，语言变量值取NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB七个模糊值；选择输出语言变量为Δk_p、Δk_i、Δk_d，其语言变量值也取NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB，根据工程经验设计模糊规则，最终建立起的模糊规则表；

S3.5：STATCOM的模糊PID参数调整算式为：

式(9)中，k_p(n)为第n次采样时刻的比例系数，k_i(n)为第n次采样时刻的微分系数，k_d(n)为第n次采样时刻的积分系数，Δk_p(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的比例系数，Δk_i(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的微分系数，Δk_d(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的积分系数；

k_p(n)、k_i(n)和k_d(n)随着电压偏差量的绝对值|ε_u|和频率偏差量的绝对值|ε_f|变化，即：

式(10)中，μ＝k,i,p。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)通过基于反馈线性控制器的自启动控制策略，相比于传统的PI控制，能够更加快速稳定地启动风电机组并实现孤岛运行；

(2)通过基于模糊PID控制器的协调启动控制策略，在面对新的风机并入***的冲击时，能够做到快速响应，同时有效协调DFIG与STATCOM的功率输出，最终实现风电机群的自启动与稳定运行。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的反馈线性控制器框图；

图3为双馈异步风电机组与STATCOM/BESS***总体结构图；

图4为双馈异步风电机组转子侧变流器自启动控制策略框图；

图5为双馈异步风电机组网侧变流器自启动控制策略框图；

图6为双馈异步风电机组频率控制器控制框图；

图7为STATCOM/BESS变流器控制策略框图；

图8为协调启动模糊PID控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。

本发明公开了一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基于反馈线性控制策略的自启动控制器，如图2所示；

自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，自激启动阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为：将网侧变流器的控制信号闭锁，同时将网侧变流器的并网开关brk_grid断开，将储能***的开关brk_bat闭合，使储能***为直流电平充电，检测直流电容电压，若直流电容电压达到电容电压额定值，则启动DFIG。如图4和图5所示，带载运行阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为：检测机端电压，若机端电压大于机端电压额定值，则闭合网侧变流器的并网开关brk_grid，同时解锁网侧变流器的SVPWM控制信号，网侧变流器开始工作，保证直流侧电容电压稳定以及为网侧电压提供无功支撑；检测直流电容电压偏差值，若直流电容电压偏差值小于ε_{dc_max}，则认定直流电压恒定，并断开开关brk_bat，储能***退出工作。频率调整阶段通过频率控制器对风机的有功输出进行调整，如图6所示，频率控制器的结构为：频率控制器包括转速控制器和附加频率控制器，其中转速控制器将转子转速ω_r输入至ω_r-P曲线中产生有功功率参考值ω_r-P曲线功能由风电机组的功率转速特性决定；附加频率控制器的设计如式(1)所示：

式(1)中，f_s、f_ref分别为风电机组的输出频率以及输出频率参考值，k_fp1和k_fp2为附加频率控制器的比例系数，k_fi1和k_fi2为附加频率控制器的积分系数；

最终，风机自启动频率控制器给出转子侧变流器的有功功率参考值为P^*：

式(2)中，为转速控制器所给出的有功功率参考值。

步骤S1中的反馈线性控制器的设计步骤如下：

S1.1：建立DFIG的转子侧变流器的线性化差分模型，如式(3)所示：

式(3)中，为转子d轴电流，为转子q轴电流，L_m为dq轴坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感，R_r、L_r为dq轴坐标系中转子等效两相绕组电阻和自感，为发电机漏磁系数，ω_slip＝ω₁-ω_r为转差率，ω₁为定子磁场转速，ω_r为转子磁场转速，ψ_sq为定子d轴磁链，ψ_sd为定子q轴磁链，u_rd为转子d轴电压，u_rq为转子q轴电压，u_rd1和u_rq1为计及定子励磁电流的补偿项，如式(4)所示：

式(4)中，R_s为dq轴坐标系中定子等效两相绕组电阻，i_sd为定子d轴电流，i_sq为定子q轴电流，U_s为风机出口侧电压幅值；

令y₁＝h₁(x)＝x₁＝i_rd以及y₂＝h₂(x)＝x₂＝i_rq，可得：

式(5)中，A_r(x)＝f(x)，E_r(x)＝g(x)；

S1.2：根据式(5)设计转子电压控制器，如式(6)所示：

式(6)中，v_rd和v_rq为转子电压的跟踪控制信号，由转子电流控制器给出，如式(7)所示：

式(7)中，e₁＝y₁-y_1ref为转子电流y₁与转子电流参考值y_1ref之差，e₂＝y₂-y_2ref为转子电流y₂与转子电流参考值y_2ref之差，k_{rd_p}、k_{rd_i}为转子电流控制器d轴比例、积分参数，k_{rq_p}、k_{rq_i}为转子电流控制器d轴比例、积分参数；

S1.3：根据式(8)求得转子侧变流器的参考电压和

S2：自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATCOM/BESS；

S3：配备有储能***的DFIG和STATCOM启动之后，并入未配备有储能***的DFIG，协调模糊PID控制器启动，模糊PID控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的未配备有储能***的DFIG电压以及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATCOM与配备有储能***的DFIG的PID控制器参数，协调控制配备有储能***的DFIG与STATCOM的有功无功输出。STATCOM/BESS变流器控制策略如图7所示，协调启动模糊PID控制框图如图8所示。协调控制器持续监测电压偏差量和频率偏差量，通过模糊推理，不断优化STATCOM与DFIG的变流器PID参数k_p、k_i、k_d的步骤如下，其中k_p为比例系数，k_i为微分系数，k_d为积分系数：

S3.1：当电压偏差量的绝对值|ε_u|大于电压协调动作门限ε_uco或者频率偏差量的绝对值|ε_f|大于频率协调动作门限ε_fco时，STATCOM与DFIG同时动作，均采用电压、频率控制模式；增大k_p，减小k_d，减小k_i；

S3.2：当电压偏差量的绝对值|ε_u|介于电压协调动作门限ε_uco与电压DFIG动作门限ε_uDFIG之间，或者频率偏差量的绝对值|ε_f|介于频率协调动作门限ε_fco与频率DFIG动作门限ε_fDFIG之间时，减小k_p，增大k_i；STATCOM采用电压、频率控制模式；

S3.3：当电压偏差量的绝对值|ε_u|小于电压DFIG动作门限ε_uDFIG或者频率偏差量的绝对值|ε_f|小于频率DFIG动作门限ε_fDFIG时，DFIG采用功率控制策略，保证***的功率稳定输出以及功率因素，模糊PID控制器不动作；增大k_p和k_i，并根据电压偏差量的绝对值|ε_u|或频率偏差量的绝对值|ε_f|来对k_d进行取值；

S3.4：根据***运行的不同状态，同时考虑k_p、k_i、k_d之间的关联，选择输入语言变量为ε_u、ε_f、Δε_u和Δε_f，语言变量值取NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB七个模糊值；选择输出语言变量为Δk_p、Δk_i、Δk_d，其语言变量值也取NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB，根据工程经验设计模糊规则，最终建立起的模糊规则表，如表1所示；

表1Δk_p、Δk_i、Δk_d模糊控制规则表

S3.5：STATCOM的模糊PID参数调整算式为：

式(9)中，k_p(n)为第n次采样时刻的比例系数，k_i(n)为第n次采样时刻的微分系数，k_d(n)为第n次采样时刻的积分系数，Δk_p(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的比例系数，Δk_i(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的微分系数，Δk_d(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的积分系数；

k_p(n)、k_i(n)和k_d(n)随着电压偏差量的绝对值|ε_u|和频率偏差量的绝对值|ε_f|变化，即：

式(10)中，μ＝k,i,p。

下面介绍本发明的一种具体实施方式。如图3所示，配备有储能***的双馈异步风电机组(DFIG)在网侧没有电压支撑的情况下实现自启动并带负荷运行，随后开关T1闭合，并入STATCOM/BESS，参与调节***的电能质量，在***趋于稳定运行之后，开关T2闭合，并入新的DFIG。其中，DFIG的出口侧额定电压为575V，单台风机的额定容量为1.5MVA，额定频率为50Hz。配备有储能***的风电机群总容量为4.5MVA，STATCOM的容量为3MVA。***带感性负载的额定功率为0.6MW，机端提供无功支撑的电容额定无功功率为1Mvar。双馈异步风电机组转子电阻为R_r＝0.016pu，转子电抗L_r＝0.16pu；定子电阻为R_s＝0.023pu，定子电抗为L_s＝0.18pu；励磁电抗为L_m＝2.9pu；惯性系数为H＝0.09526；网侧变流器进线电阻为R_g＝0.003pu，进线电抗为L_g＝0.00091pu。STATCOM的进线电抗为L_s＝0.00008H。在自启动过程中，认为风速恒定且风速为v＝12m/s。本实施例通过三个步骤实现双馈异步风电机群与STATCOM/BESS的协调自启动。

(1)处于离网条件下的双馈异步风电机组自启动开始时，控制器断开网侧负荷，向直流电容两端并入储能***，向其充电并保持自启动前期电容电压的稳定；同时控制器向转子侧变流器以及定子侧变流器发出逆变指令，采用电压控制策略，保证风机出口侧电压恒定以及直流侧电容电压恒定。设定电压参考值U^*＝1.0pu，频率参考值f_ref＝50Hz，直流电平偏差量最大值ε_{dc_max}＝1％，在网侧电压达到额定电压的控制范围以后，接入***负荷，同时启动频率控制器，进一步对风电机组自启动频率进行控制，保证***频率稳定在额定频率以内。

(2)控制器检测到***频率电压稳定后，并入STATCOM/BESS，BESS采用直流电压控制模式，向STATCOM的直流电平充电并保持其电压稳定。STATCOM采用电压、频率控制模式，设定电压参考值V_ref＝1.0pu，频率参考值f_ref＝50Hz，进一步保证***的电能质量。

(3)在配备有储能***的DFIG和STATCOM启动之后，***协调控制器启动，此时并入未配备有储能***的DFIG，控制器持续监测***的电压以及频率稳定情况，采用模糊PID控制器，针对风机与STATCOM的不同特点协调控制风机与STATCOM的有功无功输出，最终实现风电机群的稳定启动与运行。

在这其中，针对电压、频率的偏差量，设定模糊语言相对应的电压偏差量为[NB NMNS Z PS PM PB]＝[0.4 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.4],因此设定电压的协调动作门限ε_uco＝0.2，电压的DFIG动作门限为ε_uDFIG＝0.1。设定模糊语言相对应的频率偏差量为[NB NM NS ZPS PM PB]＝[5 2 1 0 1 2 5],因此设定频率的协调动作门限ε_fco＝2，频率的DFIG动作门限为ε_fDFIG＝1。

在新的风电机组并入***后，由已经启动的DFIG和STACOM/BESS协调控制***的有功与无功需求。然而DFIG的控制容量大，控制动作较慢，STATCOM控制容量小，响应速度快，因此采用模糊PID的协调启动控制，针对风机启动的不同工况给出快速反应，并持续监测***电压与频率。当***趋于稳定之后，风电机群将继续并入新的风电机组，直至所有风电机组进入运行状态，风电机群协调自启动结束。

Claims (5)

1.一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基于反馈线性控制算法的自启动控制器；所述步骤S1中的反馈线性控制算法的设计步骤如下：

S1.1：建立DFIG的转子侧变流器的线性化差分模型，如式(3)所示：

式(3)中，为转子d轴电流，为转子q轴电流，L_m为dq轴坐标系中定、转子同轴等效绕组间的互感，L_s为dq坐标系等效两相定子绕组的自感，R_r、L_r为dq轴坐标系中转子等效两相绕组电阻和自感，为发电机漏磁系数，ω_slip＝ω₁-ω_r为转差率，ω₁为定子磁场转速，ω_r为转子磁场转速，ψ_sq为定子q轴磁链，ψ_sd为定子d轴磁链，u_rd为转子d轴电压，u_rq为转子q轴电压，u_rd1和u_rq1为计及定子励磁电流的补偿项，如式(4)所示：

式(4)中，R_s为dq轴坐标系中定子等效两相绕组电阻，i_sd为定子d轴电流，i_sq为定子q轴电流，U_s为风机出口侧电压幅值；

令y₁＝h₁(x)＝x₁＝i_rd以及y₂＝h₂(x)＝x₂＝i_rq，可得：

式(5)中，A_r(x)＝f(x)，E_r(x)＝g(x)；

S1.2：根据式(5)设计转子电压控制器，如式(6)所示：

式(6)中，v_rd和v_rq为转子电压的跟踪控制信号，由转子电流控制器给出，如式(7)所示：

式(7)中，e₁＝y₁-y_1ref为转子电流y₁与转子电流参考值y_1ref之差，e₂＝y₂-y_2ref为转子电流y₂与转子电流参考值y_2ref之差，k_{rd_p}、k_{rd_i}为转子电流控制器d轴比例、积分参数，k_{rq_p}、k_{rq_i}为转子电流控制器q轴比例、积分参数；

S1.3：根据式(8)求得转子侧变流器的参考电压和

S2：自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATCOM/BESS；

S3：配备有储能***的DFIG和STATCOM启动之后，并入未配备有储能***的DFIG，协调模糊PID控制器启动，模糊PID控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的未配备有储能***的DFIG电压以及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATCOM与配备有储能***的DFIG的PID控制器参数，协调控制配备有储能***的DFIG与STATCOM的有功无功输出。

2.根据权利要求1所述的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，其特征在于：所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，自激启动阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为：将网侧变流器的控制信号闭锁，同时将网侧变流器的并网开关brk_grid断开，将储能***的开关brk_bat闭合，使储能***为直流电容充电，检测直流电容电压，若直流电容电压达到电容电压额定值，则启动DFIG。

3.根据权利要求1所述的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，其特征在于：所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，带载运行阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为：检测机端电压，若机端电压大于机端电压额定值，则闭合网侧变流器的并网开关brk_grid，同时解锁网侧变流器的SVPWM控制信号，网侧变流器开始工作，保证直流侧电容电压稳定以及为网侧电压提供无功支撑；检测直流电容电压偏差值，若直流电容电压偏差值小于ε_{dc_max}，则认定直流电压恒定，并断开开关brk_bat，储能***退出工作。

4.根据权利要求1所述的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，其特征在于：所述步骤S1中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，频率调整阶段通过频率控制器对风机的有功输出进行调整，频率控制器的结构为：频率控制器包括转速控制器和附加频率控制器，其中转速控制器将转子转速ω_r输入至ω_r-P曲线中产生有功功率参考值ω_r-P曲线功能由风电机组的功率转速特性决定；附加频率控制器的设计如式(1)所示：

式(1)中，f_s、f_ref分别为风电机组的输出频率以及输出频率参考值，k_fp1和k_fp2为附加频率控制器的比例系数，k_fi1和k_fi2为附加频率控制器的积分系数；

最终，风机自启动频率控制器给出转子侧变流器的有功功率参考值为P^*：

式(2)中，为转速控制器所给出的有功功率参考值。

5.根据权利要求1所述的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，协调模糊PID控制器持续监测电压偏差量和频率偏差量，通过模糊推理，不断优化STATCOM与DFIG的变流器PID参数k_p、k_i、k_d的步骤如下，其中k_p为比例系数，k_i为积分系数，k_d为微分系数：

S3.1：当电压偏差量的绝对值|ε_u|大于电压协调动作门限ε_uco或者频率偏差量的绝对值|ε_f|大于频率协调动作门限ε_fco时，STATCOM与DFIG同时动作，均采用电压、频率控制模式；增大k_p，减小k_d，减小k_i；

S3.2：当电压偏差量的绝对值|ε_u|介于电压协调动作门限ε_uco与DFIG的电压动作门限ε_uDFIG之间，或者频率偏差量的绝对值|ε_f|介于频率协调动作门限ε_fco与DFIG的频率动作门限ε_fDFIG之间时，减小k_p，增大k_i；STATCOM采用电压、频率控制模式；

S3.3：当电压偏差量的绝对值|ε_u|小于DFIG的电压动作门限ε_uDFIG或者频率偏差量的绝对值|ε_f|小于DFIG的频率动作门限ε_fDFIG时，DFIG采用功率控制策略，保证***的功率稳定输出以及功率因数，模糊PID控制器不动作；增大k_p和k_i，并根据电压偏差量的绝对值|ε_u|或频率偏差量的绝对值|ε_f|来对k_d进行取值；

S3.4：根据***运行的不同状态，同时考虑k_p、k_i、k_d之间的关联，选择输入语言变量为ε_u、ε_f、Δε_u和Δε_f，语言变量值取NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB七个模糊值；选择输出语言变量为Δk_p、Δk_i、Δk_d，其语言变量值也取NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB，根据工程经验设计模糊规则，最终建立起的模糊规则表；

S3.5：STATCOM的模糊PID参数调整算式为：

式(9)中，k_p(n)为第n次采样时刻的比例系数，k_p(n-1)为第n-1次采样时刻的比例系数，k_i(n)为第n次采样时刻的积分系数，k_i(n-1)为第n-1次采样时刻的积分系数，k_d(n)为第n次采样时刻的微分系数，k_d(n-1)为第n-1次采样时刻的微分系数，Δk_p(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的比例系数，Δk_i(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的积分系数，Δk_d(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的微分系数；

k_p(n)、k_i(n)和k_d(n)随着电压偏差量的绝对值|ε_u|和频率偏差量的绝对值|ε_f|变化，即：

式(10)中，μ＝d,i,p。