[发明专利]用于抑制系统低频振荡的双馈风机本地阻尼控制系统

说明书

本发明提供了一种用于抑制系统低频振荡的双馈风机本地阻尼控制系统，包括双馈风机、转子侧PWM变换器、网侧PWM变换器、转子侧控制器、网侧控制器、阻尼控制器、桨距角控制器、风力机控制器；阻尼控制器根据电网频率形成桨距角补偿信号输送至风力机控制器；桨距角控制器根据风速计算桨距角指令值，并输送至风力机控制器；风力机控制器根据桨距角补偿信号和桨距角指令值计算得到机械功率参考信号，并输出至转子侧控制器；所述转子侧变换器根据机械功率参考信号，并结合采集的风机发出有功功率、无功功率、并网点三相电压，生成驱动信号，并输出至转子侧PWM变换器。本发明有效抑制风机接入电网时产生的低频振荡，提高风机并网的稳定性。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种用于抑制系统低频振荡的双馈风机本地阻尼控制系统。

背景技术

现有技术中，存在将阻尼控制器应用于反馈风机的技术方案。在专利201110175859.2中公布了一种利用风电机组附加阻尼控制器提高系统阻尼的方法，依据双馈风电机组最优转速控制的基本原理，引入交流电网受扰后低频振荡特征信号设计附加阻尼控制器。阻尼控制器输出为风机控制转速的调制分量，通过对风机转速控制实现其有功出力调节，从而达到抑制系统振荡的效果。在专利202011645227.3中公布了一种改善电力系统振荡的双馈风机模糊阻尼控制方法，实现了双馈风电场通过自身功率调节能力参与阻尼电力系统低频振荡的过程。相比传统的控制方法，可以提高风电场抑制电力系统低频振荡能力，提升电力系统的稳定性。

上述专利根据不同的方法控制了风机的转速控制，使之能够调节电力系统的阻尼。但是，对于复杂系统来说，其设计过程过于复杂，相关参数的整定计算量大。因此，在此方面需要寻找更具有一般性的控制方法以解决这个问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种用于抑制系统低频振荡的双馈风机本地阻尼控制系统，将风机的有功出力与电网频率联系起来，根据电网频率f来调节风机有功功率，由此有效抑制电网的有功功率低频振荡。

本发明采用的技术方案是：一种用于抑制系统低频振荡的双馈风机本地阻尼控制系统，包括双馈风机、转子侧PWM变换器、网侧PWM变换器、转子侧控制器、网侧控制器、变压器和电网；双馈风机的转子与转子侧PWM变换器的输出端电连接；双馈风机的输出端经变压器接入电网；网侧PWM变换器的输出端经滤波电感和变压器接入电网；转子侧PWM变换器与网侧PWM变换器通过直流母线电容电连接；网侧控制器用于根据实时采集到的双馈风机直流母线电容的电压和网侧q轴电流驱动网侧PWM变换器，网侧PWM变换器用于保持双馈风机的直流母线的电压稳定和控制双馈风机的输入功率因数；其特征在于：还包括阻尼控制器、桨距角控制器、风力机控制器、转子侧控制器；阻尼控制器用于根据采集到的电网频率形成桨距角补偿信号输送至风力机控制器；桨距角控制器用于根据实时采集到的风速计算出桨距角指令值，并输送至风力机控制器；风力机控制器用于根据接收桨距角补偿信号和桨距角指令值计算得到机械功率参考信号，并输出至转子侧控制器；所述转子侧变换器用于根据采集到的双馈风机的有功功率、无功功率、并网点三相电压以及接收到的机械功率参考信号生成驱动信号，并输出至转子侧PWM变换器；转子侧PWM变换器根据驱动信号向双馈风机的转子提供励磁所需的电流，以调节双馈风机的定子输出的无功功率；转子侧PWM变换器根据驱动信号控制双馈风机的转矩或定子输出有功功率，使双馈风机机组运行双馈风机的最佳功率曲线上，实现最大风能追踪运行。

上述技术方案中，所述阻尼控制器包括内部控制器和工作模式选择器；

其中，内部控制器用于采集电网频率并基于电网频率计算得到初始桨距角补偿信号，并输出至工作模式选择器；

工作模式选择器选择性输出桨距角补偿信号：令桨距角补偿信号等于初始桨距角补偿信号或者令桨距角补偿信号为0输出至风力控制器。工作模式选择器的有益效果是：使得阻尼控制器的投切可以根据实际情况而定。

上述技术方案中，所述内部控制器包括死区判断器、比例调节器、低通滤波器、限幅器；其中：