[发明专利]基于无功调差技术的风电场中压母线电压闭环控制方法

摘要

本发明针对分散式风电特点，提出采用无功电流的形式来表征双馈风电机组无功能力，根据定转子绕组发热、变流器容量以及直流环节耐压等条件限制计算获得双馈风电机组无功电流极限，可直接用于变流器控制的电流限幅设计；本发明在变流器矢量控制的基础上，提出带下垂特性的机端电压闭环控制策略，具有无需变流器模块间的通讯，实现分散式风电机组自发的无功动态补偿并保持机网侧无功电流合理分配的优点；本发明在风电场全场电压控制设置适当调差避免场级无功环流；本发明在采取上述控制策略的基础上在新能源并网风电机组参与电力系统调压功能时发挥重要的作用，有利于新能源吸纳利用及电力系统的稳定性。

主权项

1.一种基于无功调差技术的风电场中压母线电压闭环控制方法，其特征在于：(1)根据定转子绕组发热、网侧变流器容量以及直流环节耐压的条件限制计算获得双馈风电机组无功电流极限，直接用于网侧变流器控制的电流限幅；设定子额定最大电流为Is max，Is为三相坐标下的电流有效值，isd、isq表示定子电流d轴和q轴分量，有：(2)设转子绕组长期运行允许的最大电流有效值为Ir max，将转子侧电流实际值折算至定子侧，并用定子电流d轴和q轴分量isd、isq表示，得：式中，ksr是将转子侧电流实际值折算至定子侧所除的绕组折算系数，ksr等于电机转子开口电压与定子电压的比值，usd指定子电压d轴分量，Xm、Xs分别表示激磁电抗和定子电抗；(3)转子电压正弦相电压幅值不超过将转子电压用定子电流和电压表示得：其中，Udc表示机侧变流器和网侧变流器之间电容上的直流电压，Xm、Xs、Xr分别表示激磁电抗和定子、转子电抗；(4)网侧变流器的无功能力在有功电流确定时，受网侧变流器最大运行电流限制，得到网侧变流器的无功能力与定子实时有功和转差率的关系为：其中，isd表示定子有功电流，igq表示网侧电流的q轴分量，Igmax为网侧额定电流的最大值；实际中风电机组按主控设定的转矩与转速曲线运行，定子有功电流isd与转差率s并非完全独立的两个变量；(5)在机侧变流器机端电压PI控制的基础上，引入电压下垂特性，实现机侧和网侧变流器无功电流分别自动补偿，设Kiq为下垂系数，表示无功电流从零增加到额定值时机端电压的相对变化，数学表达为：当无功电流变化Δiq时，机端电压将变化ΔV。