[发明专利]一种直驱风电变流器高电压穿越控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及直驱风力发电系统，尤其涉及一种直驱风电变流器高电压穿越控制方法。

背景技术

电网系统往往由于负载切换或线路故障等原因，产生电网过电压现象，是电网暂态故障之一。随着风电机组越来越大规模的并网，风电并网系统与电网间的相互影响，风电机组的故障处理能力显得尤为重要。直驱型风电变流器的网侧直接与电网相连，当电网电压骤升时，电网侧的功率不仅无法送出，且机侧的功率还在源源不断的流入变流器，将会导致变流器内部直流母线上的电压快速升高，导致发电机组系统故障停机脱网，严重情况下还可能因为过电压毁坏功率器件等，造成重大损失。为更好地实现大规模风力发电并网，同时防止风电大规模脱网对电力系统的影响，因此，风电机组变流器应具备一定的高电压故障穿越能力。

目前，现有技术中有关高电压穿越的应用有，如申请号：201410612059.6，《风力发电机组高电压穿越控制方法和装置》，根据采样电网电压不同，采用不同控制模式切换调整网侧控制策略，调节无功电流输出。该专利采用PI控制器闭环控制，对直流母线电压未进行动态调整，不利于高电压穿越过程中的PWM波调制，而且还有可能引起过调制，使并网谐波不满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直驱风电变流器高电压穿越的控制方法，用来解决当电网电压出现高电压故障时直驱风电变流器的短时穿越控制问题。

本发明的技术方案是：一种直驱风电变流器高电压穿越控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、通过直驱风电变流器网侧控制模块，实时检测电网的三相电压，利用正、负序双同步的软件锁相模块，对电网电压进行锁相，得到电网电压的正、负序相角；

步骤2、利用步骤1得到的电网电压的正、负序相角，对变流器网侧输出电流进行正、负序分解，得到变流器网侧输出电流在d轴和q轴旋转坐标下的正、负序分量，即电流d轴的正、负序分量和电流q轴的正、负序分量；

步骤3、网侧控制单元采用直流母线电压外环、输出电流内环的双闭环控制策略，直流母线电压外环根据给定参考值Udc*与实际测量的直流母线电压的差值进行比例谐振(PR)控制调节，输出电流内环包括电流正序分量环及电流负序分量环，电流正序分量环对步骤2中得到的变流器网侧输出电流d轴和q轴的正序分量进行比例谐振(PR)控制闭环调节，电流负序分量环对步骤2中得到的变流器网侧输出电流d轴和q轴的负序分量进行比例谐振(PR)控制闭环调节；

步骤4、将步骤3中所述电流负序分量环的电流d轴和q轴负序给定值设为零，保证逆变器输出电流负序分量为零，使得输出三相电流平衡；将步骤3中所述电流正序分量环的电流环采用正序电流前馈补偿解耦控制，其中电流d轴的正序参考电流为Id*，Id*由直流母线电压与直流母线电流的自适应调节模块经过PR控制器计算后获得，电流q轴的正序参考电流为Iq*，所述Iq*根据以下公式获得：Imax为网侧变流器输出的最大电流；

步骤5、将步骤3中所述变流器直流母线电压外环设定的参考值Udc*根据电网电压的幅值进行自适应调整。

优选的，所述步骤4中电流d轴的正序参考电流Id*为，Id*≤In*k，

其中，In为网测输出额定电流值，k为高电压穿越系数，所述k值选取范围为0.35至0.78之间。

优选的，所述步骤4中的Imax为网侧变流器输出电流额定值的1.5倍。

优选的，步骤5中所述变流器直流母线电压外环设定的参考值Udc*按以下公式获得：Udc*＝Udc_ref+△Udc，

其中Udc_ref为非高电压故障时期的直流母线电压参考值，△Udc为直流母线电压调整步长，其中，m为调制比，Us为电网电压，ω_s为电网角频率，L_s为变流器的网测电抗，Imax为网侧变流器输出的最大电流。

本发明的有益技术效果是，本发明采用输出电流正负序分量共同来控制输出调制波，采用比例谐振控制器进行闭环调整，同时还对变流器直流母线电压外环设定的参考值Udc*根据电网电压的幅值进行自适应调整，能够承载直流母线电压的短时波动及不同直流母线电压幅值下的调制方式，不会出现过调制现象，同时还能满足并网谐波要求，在控制策略下，不仅能够实现在电网电压非故障状态下的变流器正常运行，还能够实现电网电压出现高电压故障时的直驱风电变流器的短时穿越功能。

附图说明

图1是本发明实施例网侧模块采用的控制策略示意图。

具体实施方式