[发明专利]基于储能系统的双馈异步风电机组自启动控制方法

权利要求书

1.一种基于储能系统的双馈异步风电机组自启动控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)当电网出现低电压故障时，双馈异步风电机组自启动控制器断开网侧负荷，向直流电容两端并入储能系统，储能系统向直流电容充电并保持自启动前期直流侧电容电压的稳定；同时自启动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PV电压控制策略，保证风电机组出口侧电压恒定以及直流侧电容电压恒定；

2)风电机组自启动初期，自启动控制器持续对于网侧电压进行检测，在网侧电压达到额定电压的控制范围以后，接入系统负荷，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，保证系统频率稳定在额定频率以内；

3)自启动控制器检测到系统频率电压稳定后，系统稳定运行并断开储能系统，自启动控制器通过转变转子侧变流器的控制模式，将控制目标为网侧输出电压恒定的PV电压控制策略转为控制目标为网侧负荷恒定的PQ功率控制策略，从而实现双馈异步风电系统带负荷的稳定运行，风电机组自启动过程结束。

2.根据权利要求1所述的基于储能系统的双馈异步风电机组自启动控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，在风电机组启动初期，为了建立满足电网运行要求的电压，风电机组PV电压控制策略为：

双馈异步风电机组采用定子电压定向技术以及有功无功解耦控制技术，其有功无功的输出主要依赖于对于转子侧变流器的控制，自启动控制器采用PV电压控制策略，其转子电流参考值如下：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{rd}^{*}=k_{rpp}(P^{*}-P_s)+k_{rpi}\∫(P^{*}-P_s)dt\\ i_{rq}^{*}=k_{rvp}(U^{*}-U_s)+k_{rvi}\∫(U^{*}-U_s)dt\end{array}\right.$

其中，P^*、U^*为风电机组有功功率参考值、电压参考值；P_s为风电机组输出有功功率，U_s为风电机组输出电压；k_rpp、k_rpi分别为有功功率控制器的比例系数、积分系数；k_rvp、k_rvi分别为电压控制器的比例系数、积分系数；分别为d、q轴的转子电流参考值；

为了消除静差，引入积分环节，设计转子电流控制器：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{rd}^{\′}=\mathrm{\σ}{L}_r\frac{{\mathrm{di}}_{rd}^{*}}{dt}+k_{irp}(i_{rd}^{*}-i_{rd})+k_{iri}\∫(i_{rd}^{*}-i_{rd})dt\\ u_{rq}^{\′}=\mathrm{\σ}{L}_r\frac{{\mathrm{di}}_{rq}^{*}}{dt}+k_{irp}(i_{rq}^{*}-i_{rq})+k_{iri}\∫(i_{rq}^{*}-i_{rq})dt\end{array}\right.$

其中，分别为d、q轴的转子电流参考值，i_rd、i_rq分别为d、q轴的转子电流，k_irp、k_iri分别为转子电流控制器的比例系数、积分系数；

在考虑定子磁链变化的条件下，还需增加附加控制项：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{u}_{rd}=(R_r{i}_{rd}-{\mathrm{\ω}}_{slip}\mathrm{\σ}{L}_r{i}_{rq}-{\mathrm{\ω}}_{slip}\frac{L_m}{L_s}{\mathrm{\ψ}}_{sq})+\frac{L_m}{L_s}(U_s-R_s{i}_{sd}+{\mathrm{\ω}}_1{\mathrm{\ψ}}_{sq})\\ \mathrm{\Δ}{u}_{rq}=(R_r{i}_{rq}+{\mathrm{\ω}}_{slip}\mathrm{\σ}{L}_r{i}_{rd}+{\mathrm{\ω}}_{slip}\frac{L_m}{L_S}{\mathrm{\ψ}}_{sd})+\frac{L_m}{L_s}(-R_s{i}_{sq}-{\mathrm{\ω}}_1{\mathrm{\ψ}}_{sd})\end{array}\right.$

其中，R_r、L_r分别为风电机组转子电阻和转子电抗；R_s、L_s分别定子电阻和定子电抗；L_m为励磁电抗；ω_slip为滑差角速度，ω₁为同步角速度；ψ_sd、ψ_sq分别为定子d、q轴磁链；i_sd、i_sq分别为d、q轴的定子电流；

最终，自启动控制器采用PV电压控制策略，转子侧变流器所需输出的参考电压值如下：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{rd}^{*}=u_{rd}^{\′}+\mathrm{\Δ}{u}_{rd}\\ u_{rq}^{*}=u_{rq}^{\′}+{\mathrm{\Δu}}_{rq}\end{array}\right.$

其中，和为转子侧变流器所需输出的参考电压值信号，u'_rd和u'_rq为转子电流控制器输出信号，Δu_rd和Δu_rq为转子电流控制器附加控制项。