[发明专利]一种双馈风力发电系统的电网低频振荡适应方法

说明书

技术领域

本发明涉及到兆瓦级风力发电变流器在低频振荡特殊电网下的运行和控制，保证风力发电机组在电网低频振荡时不脱网运行，有利于特殊情况下的电力系统稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种双馈风电机组电网低频振荡适应方法，对常规风电变流器控制系统进行重新建模，得到定子磁链变化时的双馈风电变流器控制模型，并使用该模型进行风电变流器控制，达到双馈风电机组电网低频振荡时连续运行而不脱网的目的。

一种双馈风力发电系统的电网低频振荡适应方法，电网出现低频振荡时，对常规风电变流器控制系统进行重新建模，得到定子磁链变化时的双馈风电变流器控制模型。

进一步的，所述控制模型的推导步骤如下：

a、基于定子电压定向的双馈感应发电机控制模型，正方向均按照电动机惯例选取，转子量均折算到定子侧，设d-q坐标系以同步速度旋转且q轴超前于d轴，则电机电压和磁链方程为：

 （1）

     （2）

式中：R_s、R_r为定、转子绕组等效电阻；L_s、L_r、L_m为定、转子绕组自感及互感；u_sd、u_sq、u_rd、u_rq为d、q轴定、转子电压；i_sd、i_sq、i_rd、i_rq为d、q轴定、转子电流；ψ_sd、ψ_sq、ψ_rd、ψ_rq为d、q轴定、转子磁链；ω₁、ω_s为同步角速度和转差角速度；p为微分算子；

b、采用发电机定子电压定向控制，将定子电压综合矢量定向在d轴上，则有：

　   （3）　

式中U_s表示定子电压综合矢量的幅值，这时d轴的位置就是定子电压综合矢量的位置；将检测到的定子三相电压经过3/2坐标变换，得到静止两相坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ，可计算出定子电压矢量的位置，由此得到d轴的位置θ₁；

c、将电流传感器检测到的定子电流和转子电流经过坐标变换，得到旋转坐标系下的dq轴分量，通过式（2）计算可得定子磁链ψ_sd、ψ_sq；

d、忽略电机定子电阻，结合式（1）、（2）、（3），考虑发电机定子磁链变化，推导出双馈风电变流器转子侧的控制电压方程如下：

  （4）

e、在双馈风电变流器转子侧最大输出控制电压下，将d步骤得到的控制电压加入到双馈风电变流器，通过双馈风电变流器PWM调制的方式输出控制，以达到适应电网低频振荡的目的。

进一步的，还包括chopper装置，所述chopper装置为安装在双馈风电变流器中的直流母线侧的卸荷装置，在母线电压过高时通过直流侧chopper装置进行卸荷，从而避免触发母线电压保护而停机。

本发明所产生的有益效果是：

1、采用本发明的双馈风电变流器模型进行控制，较好适应电网低频振荡，避免风机主控系统“电网相位角偏差过大”或者风电变流器系统“过流或母线过压”而脱网停机。