[发明专利]电网不对称故障下混合风电场群协调控制方法

摘要

本发明公开了一种电网不对称故障下混合风电场群协调控制方法，混合风电场群含永磁直驱风电场和异步风电场，涉及对永磁直驱风电系统网侧变换器和机侧变换器的控制；本方法以不增设硬件设备为前提，在限制永磁直驱风电场有功功率输出的同时，充分利用网侧变换器电流裕量，在控制网侧变换器输出满足电网导则的正序无功的基础上，利用剩余电流裕量输出负序电流以协同抑制并网点负序电压，减小永磁直驱风电场运行行为对异步风电场运行行为的负面影响，有效提高异步风电场电网故障运行能力及其并网电能质量。

主权项

电网不对称故障下含永磁直驱风电场和异步风电场的混合风电场群的协调控制方法，其特征在于：本方法涉及对永磁直驱风电系统网侧变换器和机侧变换器的控制；(A).永磁直驱风电系统网侧变换器的控制步骤为：A1)采集风电场并网点三相电压信号ugabc、网侧变换器输出三相电流信号igabc以及直流母线电压信号Udc；A2)将采集到的风电场并网点三相电压信号ugabc经过数字锁相环PLL后得到风电场并网点正序电压适量的电角度θg和同步电角速度ωe；A3)将风电场并网点三相电压信号ugabc经过静止三相abc坐标系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率坐标变换，转换为静止两相αβ坐标轴系下的电压信号，即ugα、ugβ；A4)采用风电场并网点正序电压d轴定向方式，将步骤A3)所得静止两相αβ坐标轴系下的电压信号ugα、ugβ经静止两相αβ坐标轴系到正向、反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换，再经过2ω1陷波器滤波，得到风电场并网点三相电压在电网不对称故障条件下运行期间的正向、反向同步角速度旋转坐标轴系下的dq轴分量，即A5)将采集到的网侧变换器三相电流信号igabc经过静止三相abc坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率坐标变换得到静止两相αβ坐标轴系下的电流igα、igβ；A6)将步骤A5)所得静止两相αβ坐标轴系下网侧变换器输出电流igα、igβ经静止两相αβ坐标轴系到正向、反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换，再经过2ω1陷波器滤波，得到网侧变换器输出电流在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的dq轴分量，即A7)将采集到的直流母线电压信号Udc输送至网侧变换器正序电流参考值计算模块，按照下式，可确定网侧变换器正序电流参考值：igq++*=1.5×(0.9-ug)IN,0.2p.u≤Ug≤0.9p.uigd++*=(Udc*-Udc)×[Kp1(τi1s+1)/τi1s]]]>式中，Kp1和τi1分别为正序电流参考值计算模块PI调节器的比例系数和积分时间常数；A8)将步骤A4)和A7)所得到的风电场并网点电压在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的dq轴分量以及网侧变换器正序电流参考值输送至网侧变换器负序电流最大幅值计算模块，按照下式，可确定正序电流限制和直流母线电压限制下的永磁直驱风电系统所能输出负序电流的幅值，取下式两者中计算值较小的一个作为最大负序电流幅值：式中，|igmax|为网侧变换器允许流过的最大电流幅值，分别为风电场并网点正、负序电压分量的幅值，km为调制系数，当采用空间矢量调制时，ωe为同步电角速度，Lg为并联网侧变换器的进线电抗器的电感；A9)将步骤A4)和步骤A8)获得的并网点电压在反向同步角速度旋转坐标系下的dq轴分量以及最大负序电流幅值输送至网侧变换器负序电流参考值计算模块，确定网侧变换器负序电流参考值A10)将步骤A7)和A9)计算得到的网侧变换器正序、负序电流参考值分别输送至网侧变换器正序、负序电流内环控制环节，按照下式，得到网侧变换器在正向、反向同步速角速度旋转坐标系控下的正、负序制电压dq轴分量ud++=[Kp3(τi3s+1)/τi3s]×(igd++*-igd++)+ωeLgigq+++ugd++uq++=[Kp3(τi3s+1)/τi3s]×(igq++*-igq++)-ωeLgigd++ud--=[Kp4(τi4s+1)/τi4s]×(igd--*-igd--)-ωeLgigq--+ugd--uq--=[Kp3(τi4s+1)/τi4s]×(igq--*-igq--)+ωeLgigd--+ugq--]]>式中，Kp3和τi3分别为网侧变换器正序控制系统中电流内环PI控制器的比例系数和积分时间常数，Kp4和τi4分别为网侧变换器负序控制系统中电流环PI控制器的比例系数和积分时间常数；A11)将步骤A10)得到的网侧变换器正、负序控制电压dq轴分量和分别经过正向、反向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换得到静止两相αβ坐标轴系下正、负序控制电压A12)将步骤A11)得到的网侧变换器正、负序控制电压和直流母线电压Udc通过空间矢量调制产生网侧变换器PWM驱动信号；(B)永磁直驱风电系统机侧变换器的控制步骤为：B1)永磁直驱风电系统机侧变换器采用矢量控制策略，其控制电压通过空间矢量脉宽调制产生电机侧变换器PWM驱动信号，以限制不对称故障期间永磁直驱风电系统有功功率输出。