[发明专利]一种电压对称故障下DFIG系统的穿越运行方法

说明书

本发明公开了一种电压对称故障下DFIG系统的穿越运行方法，所述DFIG系统的电网侧设置串联网侧变换器，所述穿越运行方法包括：当电网电压发生对称故障时，通过坐标转换得到定子电压的正序分量，利用电网电压和定子电压的正序分量计算得到串联网侧变换器应输出的补偿电压；利用串联网侧变换器应输出的补偿电压补偿定子电压和并联网侧变换器交流电压，使得定子电压、转子电压、定子电流和转子电流保持故障前状态，同时使得并联网侧变换器交流电压保持不变，进而稳定直流母线电压。本发明克服了电网故障电压对双馈风力发电系统造成的不良影响，防止风电机组在电网电压故障时从电网中解列，保持并网运行。

技术领域

本发明属于双馈风力发电系统的控制技术领域，更具体地，涉及一种电压对称故障下DFIG系统的穿越运行方法。

背景技术

随着电力电子和自动控制技术的快速发展，以风力发电为代表的可再生能源发电技术取得了长足的进步，其中，变速恒频双馈发感应电机(Doubly Fed InductionGenerator，DFIG)以良好的控制特性、有功和无功功率可解耦控制、成本低廉以及效率高等优势，在风力发电技术中获得的应用日益广泛，成为了风电场的主流机型，且随着大规模的风电场并网，DFIG的控制技术也日臻成熟。但在实际应用中，随着DFIG风电场装机容量的大幅提升，越来越多的风机脱网事故发生，而这些脱网事故大都是由于风电机组不具备高电压穿越(High Voltage Ride Through，HVRT)和低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)能力或只适应特定的故障条件导致的。当电网电压出现故障时，风电机组从电网中解列，不再为电网提供必要的电压支持，进而引起一系列的连锁反应，危及电网的安全稳定运行。因此各国的运营商相继提出了一系列的风电场并网规定以及准则要求，其主要是：1)风电机组能够抵御各类电网故障并维持并网运行从而为电网提供一定有功和无功功率支撑；2)风电机组应为电网电压的快速恢复和电网的安全稳定运行提高必要的支持。

中国杂志《电网技术》第32卷第6期名称为“采用串联网侧变换器的双馈风电系统高电压穿越控制策略”公开了双馈风力发电系统当电网电压骤升时采用SGSC的控制方法，该文件中指出当电网电压骤升时，定、转子会产生过流和过压，危及机组运行，文章采用网侧变换器提出了增强高电压穿越运行能力的控制策略，在电网电压对称骤升时，该策略通过同样控制串联网侧变换器的输出电压，维持定子端电压不变，有效抑制定、转子电压以及电流的剧烈变化，避免了发电机绕组发热绝缘以及大量电力电子器件的损坏等不良现象。此外，该文件还对PGSC和RSC进行了控制以维持直流母线电压稳定以及抑制DFIG的电磁转矩和输出功率的波动，克服了风电系统机械轴系在电网电压骤升时受到较大冲击力。但是以上控制策略存在以下问题：①串联网侧变换器接入网侧与定子侧之间，该策略仅能保持DFIG定子端电压维持不变，PGSC交流系统电压仍会受到电网电压骤升的影响；②PGSC和RSC需要通过进一步的改进才能维持直流母线电压不变及抑制输出功率的波动，增加了控制系统的计算负担。

《IEEE Access》杂志“Improved Fault Ride Through Capability in DFIGBased Wind Turbines Using Dynamic Voltage Restorer With Combined Feed-Forwardand Feed-Back Control”公开了DFIG系统在电网故障时采用动态电压恢复器(dynamicvoltage restorer，DVR)的控制策略，DVR被串联接入电网与双馈风力发电系统之间用于补偿电压，通过对DVR的合理控制，增强了DFIG系统在电网故障时的穿越能力，但是该策略中DVR的直流母线电压需要用储能单元提供支持，致使系统成本大幅增加。

由此可见，现有技术存在电网故障电压对双馈风力发电系统造成不良影响，风电机组在电网电压故障时从电网中解列，难以保持并网运行的技术问题。

发明内容