[发明专利]一种基于直流母线电压控制的双馈风机轴系扭振抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法，包括下述步骤：通过安装在风轮轴系和发电机轴系尾部的转速传感器产生转速脉冲，通过对转速脉冲信号进行解调，获得风轮与发电机电角速度的瞬时扭转角速度差；将获得的扭转角速度差输入到附加轴系阻尼控制器中，并将附加轴系阻尼控制器输出T_damp限幅后叠加在双馈感应风电机组网侧变换器直流母线电压控制环节。本发明利用直流母线电压V_dc与DFIG电磁转矩T_e及系统有功功率P_g之间的耦合关系，通过对网侧变换器直流电压控制环节附加轴系扭振抑制策略，以实现对DFIG风电系统轴系扭振的抑制，从而提高系统轴系动态稳定性。

技术领域

本发明涉及机组轴系扭振抑制，具体而言，涉及一种基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法，属于风力发电技术领域。

背景技术

双馈感应发电机(doubly fed induction generator，DFIG)型风电系统由于具备运行转速范围宽、励磁变换装置容量小和能够实现功率解耦调节等特点，其已成为目前大型风电场所采用的主流发电机组类型，而随着风电并网装机容量不断增长，电网受DFIG风电系统的影响程度逐渐加深。当受到风速突变或电网故障等外界扰动时，DFIG风电系统将表现出传动轴系的振荡，进而引起其输出功率的振荡，这将可能导致DFIG风电系统轴系损毁，同时导致与该风电系统强耦合的电力网络产生低频振荡，不利于含DFIG风电系统并网的电力系统稳定运行。

对于含DFIG风电系统并网的电力网络，设计其动态稳定特性控制方案时，主要从电网和风电系统自身两个角度考虑并进行设计和实施，以实现含风电并网的电力系统经济、稳定、安全运行。然而，由于风电系统所接电网电气特性不同，DFIG风电系统对电网动态稳定性的影响规律亦不同，当对电网采取附加阻尼控制策略时，可能改善原系统的特征根分布特性，引入新的振荡模式。因此，对双馈风电机组本身附加阻尼控制策略是实现机组轴系扭振抑制的最终措施。

目前，基于双馈感应风电系统自身阻尼控制的轴系扭振抑制策略已有一些解决方案，如已公开的下列文献：

[1]张琛，李征，蔡旭，高强，汪宁勃.双馈风电机组轴系扭振的稳定与控制[J].电工技术学报，2015，30(10)：301-310.

[2]Fariba Fatceh，Warren N.White，and DonGruenbacher.Mitigation oftorsional vibration vibrations in the drivetrain of DFIG-based grid-connectedwind turbine[C]//Proc.IEEE Energy Conversion Congress and Exposition(ECCE).Montreal，Canada：IEEE，2015，4159-4164.

[3]王立新，程林，孙元章，杨晓东，林毅.补偿双馈风电机组电磁转矩-转速闭环相位之后特性的传动轴系统阻尼控制[J].电网技术，2014，38(12)：3333-3340.

分析以上文献可知，目前基于双馈风电场系统自身阻尼控制策略均附加于转矩/功率控制环节。然而，随着风电并网要求的逐渐提高，越来越多附加控制策略被施加于DFIG转子侧变换器功率控制环节中，这些控制策略相互作用影响，可能导致系统转子侧变换器运行控制能力降低，削弱风电系统阻尼，甚至引发新的振荡模态。

发明内容