[发明专利]防止撬棒反复投切的双馈风机撬棒自适应切除控制方法

说明书

本发明公开了一种防止撬棒反复投切的双馈风机撬棒自适应切除控制方法，所述方法包括以下步骤：当转子电流幅值超过转子侧撬棒动作值时，投入撬棒同时闭锁转子侧变流器；如果转子电流小于撬棒的动作值，计算假设当前时刻切除撬棒将产生的转子电流最大值，并在转子电流最大值小于撬棒动作值时，将撬棒切除且恢复转子侧变流器的工作；故障期间转子电流q轴分量按照双馈风力发电机优先输出无功功率设定，转子电流的d、q轴分量的参考值满足约束条件。本发明保证在撬棒不会再投入的前提下尽早切除撬棒，从而缩短撬棒的投入时间，达到从系统少吸收无功功率、以及降低对风机及其控制装置安全影响。

技术领域

本发明涉及风电场的低电压穿越领域，尤其涉及一种防止撬棒反复投切的双馈风机撬棒自适应切除控制方法、以及与撬棒切除配合的转子侧变流器辅助控制策略。

背景技术

双馈风力发电机(DFIG)作为目前的主流风电机型之一，具有变流器容量较小、有功和无功可独立解耦控制的特点，其在电网中所占容量逐年骤增。当电网故障引起并网点电压跌落时，若大装机容量风电场的风机全部脱网，将会给电力系统的安全运行带来不利影响，导致电网功率不平衡，因此要求其具有一定的低电压穿越(LVRT)能力。目前，大多数的DFIG采用转子侧并联撬棒保护电路在电网故障期间加快故障电流和定子暂态磁链的衰减，以提高风机的低电压穿越能力。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中存在以下缺点和不足：

撬棒传统控制策略在系统故障造成不同电压跌落深度下均使用固定的电流阈值及延时来对撬棒进行切除，这将带来两方面的问题：

1、当故障较为严重时撬棒将会多次反复投切，增加了DFIG所吸收的系统无功功率，不利于系统电压恢复，同时会降低电力电子开关器件的使用寿命，并给DFIG带来电磁转矩冲击，对风机安全造成危害；

2、当故障较轻时，撬棒的延时切除使得撬棒的投入时间过长，增大了撬棒投入期间DFIG所需吸收的系统无功功率，不利于DFIG的低电压穿越性能。

发明内容

本发明提供了一种防止撬棒反复投切的双馈风机撬棒自适应切除控制方法，本发明保证在撬棒不会再投入的前提下尽早切除撬棒，从而缩短撬棒的投入时间，达到从系统少吸收无功功率、以及降低对风机及其控制装置安全影响，详见下文描述：

一种防止撬棒反复投切的双馈风机撬棒自适应切除控制方法，所述方法包括以下步骤：

当转子电流幅值超过转子侧撬棒动作值时，投入撬棒同时闭锁转子侧变流器；

如果转子电流小于撬棒的动作值，计算假设当前时刻切除撬棒将产生的转子电流最大值，并在转子电流最大值小于撬棒动作值时，将撬棒切除且恢复转子侧变流器的工作；

故障期间转子电流q轴分量参考值按照双馈风力发电机优先输出无功功率设定，转子电流的d、q轴分量的参考值满足约束条件。

所述转子电流具体为：

其中，上标r代表该物理量为转子转速参考坐标系下的值；t₀、t₂分别为故障发生时刻、撬棒切除时刻；U_s0为电网发生故障前的定子电压幅值；1-h为定子电压跌落深度；R_s、R_r分别为定、转子绕组电阻；L_s、L_r、L_m分别为定、转子等效绕组自感及定、转子绕组间的互感；为漏感系数；ω_s、ω_r分别为同步转速、转子转速；为转差率；为定子时间常数；U_dc为直流母线电压；为转子撬棒切除时刻的转子电流。

所述转子电流最大值具体为：