[发明专利]一种含分布式变频的动态分频风电系统及控制方法

权利要求书

1.一种含分布式变频的动态分频风电系统，其特征在于，该系统包括分布式变频风电场、长距离输电线路和集中变频器，所述分布式变频风电场包括多台双馈机组，所有所述双馈机组通过风电场集电子系统汇集连接至风电场公共连接点后与所述长距离输电线路的一端相连接，所述长距离输电线路的另一端与所述集中变频器的交流端口2相连接，所述集中变频器的交流端口1与工频电网相连接。

2.根据权利要求1所述的一种含分布式变频的动态分频风电系统，其特征在于，所述的集中变频器的拓扑结构采用背靠背电压源型变换器、交-交直接变频器或旋转式分频变压器，所述的背靠背电压源型变换器包括两电平电压源型变换器、多电平电压源型变换器和模块化多电平变换器；所述交-交直接变频器包括周波变换器、矩阵变换器和模块化多电平矩阵变换器；所述旋转式分频变压器由绕线转子异步电机和同步电机通过机械轴相互连接构成，所述绕线转子异步电机还配置有变流器。

3.根据权利要求2所述的一种含分布式变频的动态分频风电系统，其特征在于，所述的集中变频器的拓扑结构的具体选择所需满足的条件要求包括：所述集中变频器的交流端口2具有维持所述双馈机组发电机定子磁通为额定磁通的变压变频特性，所述长距离输电线路上所传输的为频率动态变化的低频交流电，并为所有所述双馈机组实时集中变频，各台所述双馈机组自身的背靠背变流器在集中变频的基础上实时变频调速。

4.一种基于如权利要求1至3中任一项所述的含分布式变频的动态分频风电系统的集中变频器控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：检测流入具有维持所述双馈机组定子磁通为额定磁通的变压变频特性的所述集中变频器的交流端口2的有功功率，并依据有功功率进一步计算得到所述集中变频器的交流端口2所需求的三相交流电压频率参考值；

步骤2：对三相交流电压频率参考值进行上下限限幅；

步骤3：基于三相交流电压频率参考值得到风电场中双馈发电机所需求的三相交流电压参考幅值；

步骤4：基于风电场中双馈发电机所需求的三相交流电压参考幅值，并结合三相交流电压参考幅值的修正量，得到所述集中变频器的交流端口2的三相交流电压参考幅值；

步骤5：所述集中变频器在其自身控制单元的控制作用下，根据步骤1和步骤4中分别得到的所述集中变频器的交流端口2所需求的三相交流电压频率参考值以及三相交流电压参考幅值，输出对应的三相交流电。

5.根据权利要求4所述的一种基于所述的含分布式变频的动态分频风电系统的集中变频器控制方法，其特征在于，所述的步骤1中的集中变频器的交流端口2所需求的三相交流电压频率参考值，其计算公式为：

式中，f^*为集中变频器的交流端口2所需求的三相交流电压频率参考值，n为风电场中处于正常发电状态的机组台数，k_opt为风力机气动特性决定的常数，且其中，R为风力机桨叶半径，C_pmax为风力机的最大风能利用系数，λ_opt为风力机的最佳叶尖速比，ρ为空气密度，n_gb为风电机组的齿轮箱变速比，n_p为发电机极对数，P_eΣ为集中变频器的交流端口2的有功功率。

6.根据权利要求4所述的一种基于所述的含分布式变频的动态分频风电系统的集中变频器控制方法，其特征在于，所述的步骤2中的上下限限幅包括频率上限和频率下限，其中，所述频率上限，其描述公式为：

式中，f_H为频率上限，ω_n为双馈机组额定转速对应的风力机转速，n_gb为风电机组的齿轮箱变速比，n_p为发电机极对数；

所述频率下限，其描述公式为：

式中，f_L为频率下限，ω_min为双馈机组最低并网转速对应的风力机转速。