[发明专利]考虑逆变器限流特性的直驱式永磁同步风电机组控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑逆变器限流特性的直驱式永磁同步风电机组控制方法。该方法包括如下步骤：设置逆变器输出电流限定值I_lim，测量并网电流I、电压V，计算并网功率P_ac；在整流侧控制器的转速外环中，将逆变器电流参考值I与限定值I_lim比较，若II_lim，则根据最大功率点来确定转速参考值ω^*；否则根据电流限定值I_lim来确定并网功率参考值，由换流器效率确定风机的期望输出功率，进而确定风机的转速参考值ω^*；采用SVPWM控制整流和逆变电路，使风机运行在确定的转速参考值下。本发明方法当网侧故障使得逆变器电流快速上升时，风机的输出功率减小；同时逆变器电流受到限制，不会触发过电流保护，使风电机组能够在低电压下维持并网运行。

一、技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别是一种考虑逆变器限流特性的直驱式永磁同步风电机组控制方法。

二、背景技术

直驱式永磁同步风电机组(DPMSG)由风力机带动永磁同步发电机，通过“背靠背”的双PWM变流器实现频率变换，向电网输送功率。随着风力发电技术的发展，DPMSG因其结构简单、功率密度大、可靠性高，并可免除齿轮箱等优点得到广泛的应用。为了尽可能多地输送有功功率，DPMSG并网运行时常采用零d轴电流控制(ZDC)，即控制发电机的d轴定子电流为零。

在电网故障引起的暂态过程中，并网逆变器的网侧电压骤降，ZDC控制将使逆变器电流迅速增大，无法保证逆变器电流低于安全限值，从而迫使逆变器及整个风电机组退出运行。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑逆变器限流特性的直驱式永磁同步风电机组控制方法，用以解决电网故障导致直驱式同步风力发电机组脱网的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种考虑逆变器限流特性的直驱式永磁同步风电机组控制方法，包括如下步骤：

(1)设置逆变器输出电流限定值I_lim，测量并网电流I、电压V，计算并网功率P_ac；

(2)在整流侧控制器的转速外环中，将逆变器电流参考值I与限定值I_lim比较，若II_lim，则根据最大功率点来确定转速参考值ω^*；否则根据电流限定值I_lim来确定并网功率参考值，由换流器效率确定风机的期望输出功率，进而确定风机的转速参考值ω^*；

(3)采用SVPWM控制整流和逆变电路，使风机运行在步骤(2)确定的转速参考值下。

进一步地，步骤(1)所述逆变器输出电流限定值I_lim的范围为逆变器输出额定电流的1.2～1.5倍。

进一步地，步骤(2)所述根据电流限定值I_lim来确定并网功率参考值，由换流器效率确定风机的期望输出功率，进而确定风机的转速参考值ω^*，具体如下：

首先，根据期望输出功率P、风速v、桨叶半径R、空气密度ρ，计算出风能利用系数C_p：

再根据公式：

计算出风能利用系数C_p对应的λ，求λ的方法是：

公式(2)转换为：

公式(3)两边同时加上λ得到：

令