[发明专利]一种基于DFIG的双模柔性切换控制方法

说明书

本发明提供了一种基于DFIG的双模柔性切换控制方法，通过对环境风速是否高于0.7倍的额定风速进行判断，并采用基于定子磁链定向的矢量控制策略，将模式切换平稳过渡。本发明通过对DFIG与SSC模式之间的双模柔性切换控制，填补了双模控制中动态过程研究的空缺，考虑了模式切换过程时间短、冲击大、影响久等特点，分双向切换机组运行模式进行研究,解决了DFIG在低风速下无法并网运行的问题，特别是位于负荷中心附近、通常环境风速不满足DFIG运行条件的风电场，提高了机组发电效率；另外，本发明只需借助电阻元件及MSC控制即可在提高DFIG发电效率的同时实现两种模式的快速、柔性切换，避免了冲击对电网和机组本身的影响，具有较好的经济性。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别是一种基于DFIG的双模柔性切换控制方法。

背景技术

与全功率型发电机组(FPG)相比，双馈型感应发电机(DFIG)所需变流器容量小、发电机体积小、成本低，因而得到了广泛应用，同时它也存在亟需解决的缺陷——低风速下发电效率较低。近年来，风力发电得到了迅猛发展，但技术的开发多注重于5-6级风电场，而负荷中心附近的风电场的风速通常较低。因而，提高低风速下DFIG的发电效率成为当前风电领域的研究热点。

为提高低风速下DFIG发电效率，诸多学者探究了多种方法，其中通过改变机组结构和控制策略的方法得到了广泛关注，特别是双模控制技术：低风速下将DFIG定子短路使其运行于感应发电机状态。遗憾的是目前该领域的研究主要集中在理论方法的提出，对决定理论能否付诸实际的动态过程的研究较少。

然而模式切换是一个瞬变的过程，具有时间短、冲击大、影响久等特点，若控制或操作不当，将影响模式切换后机组运行的稳定性，极易出现电气量的瞬时冲击，危及电网稳定运行，甚至导致机组损坏。因此，有必要对模式切换过程的操作和控制进行细致研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于DFIG的双模柔性切换控制方法，旨在解决现有技术中双模控制中模式切换过程中稳定性低、易损坏的问题，实现两种模式的快速、柔性切换，避免冲击对电网和机组造成损害。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种基于DFIG的双模柔性切换控制方法，所述方法包括以下步骤：

S1、获取机组运行状态，若机组运行于DFIG模式时，跳转至步骤S2；若机组运行于SSC模式时，跳转至步骤S4；

S2、检测环境风速，判断环境风速是否高于0.7倍的额定风速，若高于则循环执行步骤S2；若不高于则执行步骤S3；

S3、将发电机定子端经三相阻性负载短路，断开与电网的连接，调节机侧变流器控制信号，待定子端相电压有效值降至0.1倍的额定电压，将定子端经无阻性开关直接短路，采用SSC模式下基于定子磁链定向的矢量控制策略，对MSC缓慢施加控制信号，平稳过渡到SSC模式；

S4、检测环境风速，判断环境风速是否高于0.7倍的额定风速，若不高于则循环执行步骤S4；若高于则执行步骤S5；

S5、将发电机定子端经三相阻性负载接地，调节机侧变流器的控制信号，待定子端相电压有效值升高至0.5倍的额定电压，同时定子端电压与电网电压满足同频同相条件，将发电机定子端与三相阻性负载断开，同时连接电网进行馈电，采用DFIG模式下基于定子磁链定向的矢量控制策略，对MSC缓慢施加控制信号，平稳过渡到DFIG模式。

优选地，所述0.7倍的额定风速为最佳叶尖速比的风速下限，其计算公式如下：

式中，R为风轮半径，n_min为DFIG允许的运行转速下限，λ_opt为风力机最佳叶尖速比，v_N为额定风速。

优选地，所述将发电机定子端经三相阻性负载短路通过三相断路器完成。