[发明专利]双馈型风力发电系统低/高电压穿越的优化控制方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电系统控制技术领域，尤其涉及一种双馈型风力发电系统低/高电压穿越的优化控制方法。

背景技术

随着风电并网规模的扩大，多国的风电并网准则都向并网风电场提出了低电压穿越和高电压穿越的要求，以期在电网故障时风电场不脱网运行，为电网提供有功和无功支持，以利于故障时电网的安全稳定运行。

对于采用双馈机组的风电场而言，风电场发出或吸收的无功功率由调度控制，以保证风电场输出的电能质量并改善风电场对电网的影响。鉴于风电场的无功控制在保持电网电压稳定性，促进电网故障快速恢复以及实现机组低/高电压穿越运行等领域具有诸多重要作用，深入研究大型双馈风电场的无功功率控制技术具有重要意义。

现有技术中，双馈机组风力发电系统的无功功率控制，通过控制自身的变流器和增加无功补偿装置实现。双馈风力发电系统的传统PI（Proportion Integration Differentiation，比例积分微分）控制通过d、q坐标变换后实现了有功和无功的解耦控制。但在正常情况下，双馈风力发电系统的无功功率控制目标主要是保证发电机系统运行在单位功率因数，因此无功的控制并未得到有效利用。为此，可以通过在故障期间调整变流器的控制策略使其发出无功功率，从而更容易实现低电压穿越或者高电压穿越。

鉴于上述原因，本文提出了一种在双馈型风力发电系统中，通过控制网侧变流器的无功功率，提高低电压穿越与高电压穿越能力的方法。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种双馈型风力发电系统低/高电压穿越的优化控制方法，通过在故障期间使变流器发出无功功率，提高低电压穿越和高电压穿越的能力。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种双馈型风力发电系统低/高电压穿越的优化控制方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：确定双馈风力发电机网侧变流器无功电流的上限与下限；

双馈风力发电机网侧变流器无功电流的上限为：

双馈风力发电机网侧变流器无功电流的下限为：

其中，i_g为双馈风力发电机网侧变流器容许电流且

S_N为双馈风力发电机的额定容量；

U_s为电网电压；

i_gd为双馈风力发电机网侧变流器d轴电流；

步骤2：判断电网是否发生故障，如果电网未发生故障，则执行步骤3；如果电网发生电压跌落故障，则执行步骤4；

步骤3：设定双馈风力发电机网侧变流器q轴电流为零；

步骤4：当双馈风力发电机机端电压有效值跌落超过额定电压的设定比例时，在识别电网发生故障后的设定时间以内，通过发电机变压器的低压侧向电网注入感性无功电流；

当双馈风力发电机机端电压有效值升高超过额定电压的设定比例时，在识别电网发生故障后的设定时间以内，通过发电机变压器的低压侧向电网注入容性无功电流；

所述感性无功电流的大小按照每跌落1%的额定电压，补偿2%的额定电流的比例确定，当感性无功电流达到双馈风力发电机网侧变流器无功电流的上限时，以双馈风力发电机网侧变流器无功电流的上限作为感性无功电流的大小。

所述容性无功电流的大小按照每升高1%的额定电压，补偿2%的额定电流的比例确定，当容性无功电流达到双馈风力发电机网侧变流器无功电流的下限时，以双馈风力发电机网侧变流器无功电流的下限作为容性无功电流的大小。

所述设定比例为10%。

所述设定时间为20毫秒。

本发明能够优化网侧变流器的控制策略，增加故障期间网侧变流器的无功发出能力，从而提高双馈型风力发电系统的低/高电压穿越能力。

附图说明

图1是本发明提供的双馈型风力发电系统低/高电压穿越的优化控制方法流程图；

图2是本发明提供的双馈型风力发电机网侧变流器d轴控制结构图；

图3是本发明提供的无功补偿电流与电压跌落程度之间的关系曲线图；

图4是本发明提供的网侧变流器q轴控制结构图；

图5是本发明实施例提供的电压跌落至20%不加入无功控制风速12m/s时的仿真波形图，其中（a）是A相仿真波形图，（b）是B相仿真波形图，（c）是C相仿真波形图；

图6是本发明实施例提供的电压跌落至20%加入无功控制风速12m/s时的仿真波形图，其中（a）是A相仿真波形图，（b）是B相仿真波形图，（c）是C相仿真波形图；