[发明专利]一种基于电磁暂态算法的双馈型风力发电机组低电压穿越控制方法

摘要

本发明公开了一种基于电磁暂态算法的双馈型风力发电机组低电压穿越控制方法，其特征是当电网电压发生跌落故障时，控制系统通过对双馈电机定子磁链解耦、暂态补偿电流计算及合成和转子电流闭环控制实现双馈型风力发电机组的低电压穿越。本发明根据电网跌落时降低双馈电机转子端暂态电压冲击的需要，采用向双馈电机转子端注入暂态补偿电流并通过对其角度的整定，使得电网电压跌落时对转子端暂态电压达到最优控制，以降低电压跌落时暂态电压对双馈型风力发电机组所造成的冲击，同时能够加快定子直流磁链的衰减速度，缩短系统的暂态过程，并降低磁链负序分量对风力发电机组的影响。进而通过此低成本、高可靠性的控制方法，拓展了双馈型风力发电机组可穿越的电压故障范围，极大地改善了双馈风力发电机组的低电压穿越特性。

主权项

1.一种基于电磁暂态算法的双馈型风力发电机组低电压穿越控制方法，所述双馈型风力发电机组包括：直流环节、转子侧变流器、双馈电机、电网和处理器模块；其特征是所述控制方法按如下过程进行：步骤一，当电网电压发生跌落故障时分别检测双馈电机的定子三相电压u_s、定子三相电流i_s及转子三相电流i_r传递给所述处理器模块进行处理；步骤二，稳态磁链的计算；步骤a、所述处理器模块根据所接收到的定子三相电压u_s按式(1)进行旋转坐标系的坐标变换，获得同步旋转坐标系下的定子电压u_sdq：u_sdq=R(θ_s)u_s         (1)式(1)中R(θ_s)的表达式为：式(2)中θ_s为同步旋转坐标系与静止坐标系之间夹角；步骤b、通过二阶陷波器滤除所述定子电压u_sdq中的电压负序分量u_s^-获得电压正序分量u_s⁺，再按式(3)获得电压负序分量u_s^-：u_s^-=u_s-u_s⁺             (3)步骤c、按式(4)进行稳态磁链的计算，分别获得t时刻稳态正序磁链分量ψ_s⁺和稳态负序磁链分量ψ_s^-：ψs+=us+jωs·ejωstψs-=us--jωs·e-juωst---(4)]]>式(4)中j表示积分运算中相位滞后90°，e为自然指数，ω_s^t表示正序磁链分量ψ_s⁺和稳态负序磁链分量ψ_s^-旋转角度；步骤三，按照双馈电机的磁链模型表达式(5)计算获得双馈电机总磁链ψ_s：ψ_s=L_si_s+L_mi_r        (5)式(5)中L_s表示双馈电机的定子电感，L_m表示双馈电机的互感；步骤四，按式(6)获得直流磁链分量ψ_s⁰：ψ_s⁰=ψ_s-ψ_s⁺-ψ_s^-      (6)步骤五，暂态补偿电流的计算及合成；按式(7)得出基于直流磁链分量ψ_s⁰的暂态补偿电流分量i_rn1：i_rn1=-k_dψ_s⁰∠θ        (7)式(7)中，k_d为可调节的补偿系数，θ为暂态补偿电流的偏转角度，取值范围为：0°<θ<90°；按式(8)计算获得基于负序磁链分量ψ_s^-的暂态补偿电流分量i_rn2：i_rn2=-k_dψ_s^-∠θ       (8)按式(9)合成暂态补偿电流i_rn：i_rn=i_rn1+i_rn2      (9)步骤六，按式(10)获得双馈电机的转子电流差值Δi，Δi=i_rn+i_rf-i_r      (10)式(10)中：i_rf为给定的转子电流参考值；步骤七，将所述转子电流差值Δi作为处理器模块中PI调节器的输入量，并通过处理器模块中的SPWM调制模块获得控制信号u_rabc^*，所述处理器模块将控制信号u_rabc^*输出到转子侧变流器控制端用于对转子侧变流器的控制，从而实现在电网电压跌落故障时对双馈型风力发电机组的控制。