[发明专利]一种电压故障穿越的控制方法

说明书

本发明针对双馈风机‑同步电机系统，提出了一种集中控制算法。其通过在两侧安装通信设备使二者之间互相通信，再结合协同控制理论将同步电机的电流量引入双馈风机控制器的流形中，定义两个宏变量来抑制故障过程中双馈风机和同步电机转子电流以及磁链的振荡过程，加速过渡使之快速到达稳态。同时因在宏变量中引入了同步电机电流值使得在故障发生后有功功率恢复速度加快，使双机系统整体出力能快速恢复至故障前的状态，使故障影响降到最低。所提出的控制算法能提高双馈风机并联同步电机系统的电压故障穿越能力。

技术领域

本发明属于新能源发电领域，尤其涉及一种用于提高双馈风力发电机联结同步电机系统高/低电压故障穿越的控制方法。

背景技术

随着新能源的发展，双馈风力发电机也被广泛应用，随着双馈风力发电机的联网运行，双馈风力发电机与同步电机系统的稳定性成为关键。虽然双机系统的小干扰稳定已有很多研究，但是在应对发生故障电压跌落时的大干扰稳定性问题时，其控制策略还不是很完善。

为解决上述问题，很多学者提出一系列解决方案。邹旭东，郭祥，杨怡航等人针对双馈风力发电机的同步稳定性，提出了一种切换转子电流的控制模式(专利号：CN202110575660.2)，即当检测到电网发生故障时，使转子电流q轴电流的参考值由电压跌落深度得到，转子电流d轴电流参考值由电网电阻上消耗的有功功率得到，可在电网频率发生变化时保持双馈风力发电机的同步稳定性。洪敏，辛焕海，赖全怡等人针对双馈风力发电机的功角稳定(专利号：CN202011159340.0)，通过定义虚拟功角，有效解决大干扰下产生的功角失稳问题。

发明内容

为解决以上问题，本文提出了一种针对双馈风力发电机-同步电机联合系统的集中-协同控制策略。

步骤1：将双馈风力发电机与同步电机两侧安装通信设备，用以二者之间的互相通信以及将测量值传输至集中控制器处。

步骤2：根据集中控制的控制目标，基于协同控制定义宏变量。

ψ₁为同步电机PSS所定义宏变量，用以维持同步电机输出的有功功率。ψ₂、ψ₃为双馈风机机侧变流器(RSC)所定义宏变量，目的是通过引入同步电机电流值，使其控制器在故障时能快速恢复有功功率的输出，同时能抑制转子电流的振荡。ψ₄、ψ₅为双馈风机网侧变流器(GSC)所定义宏变量，目的是维持直流电压恒定和输出功率因数恒定。

步骤3：通过同步电机和双馈风机的基本方程与协同控制所定义流形的方程：联立推导控制律。最终所求控制变量方程如下：

同步电机PSS控制律：

双馈风力发电机控制律：

步骤4：通过以上所建立的状态方程，通过克拉索夫斯基法构造李雅普诺夫函数，再由蒙特卡洛取点法来搜寻满足条件的控制参数

通过筛选V(x)＞0且的点来搜索控制参数的范围。

步骤5：考虑集中控制传输过程中的时滞效应，并对不同时滞下的控制效果加以分析。

附图说明

图1：同步电机-双馈风力发电机联合系统示意图。

图2：双馈风力发电机直流环节电压，纵坐标为直流电压标幺值，横坐标为时间t。虚线为传统控制方式，实线为本文所提集中控制方式。

具体实施方式

下面结合附图说明