[发明专利]一种双馈风电变流器直流母线电压控制方法

说明书

一种双馈风电变流器直流母线电压控制方法，其特征在于，采用网侧变换器和机侧变换器共同控制直流母线电压，网侧变换器起主要作用，机侧变换器对暂态过程进行辅助控制。在网侧变换器控制单元中，根据电网电压有效值和发电机转差，计算直流母线电压参考值；根据直流母线电压偏差生成能量电流前馈值和直流母线电压闭环输出电流参考值，两者相加为网侧有功电流参考值。在机侧变换器控制单元中，采用带滞环的稳态自衰减PI调节器对暂态过程中的直流母线电压进行辅助控制，控制结果与风电机组主控制器有功功率指令相加为机侧有功电流参考值。本发明可提高直流母线电压控制的稳定性，有助于挖掘双馈风电机组对电网暂态过程中频率和电压的支撑能力。

技术领域

本发明涉及一种双馈风电变流器直流母线电压控制方法。

背景技术

近年来，可再生能源尤其是风能的利用越来越受到重视。在众多的风力发电方案中，变 速恒频双馈风电机组由于所需的变流器容量小，系统效率高，功率因数可控等优点，在2MW 及以下功率等级获得广泛应用。在双馈发电系统中，发电机定子连接电网，转子由双馈变流 器提供三相转差频率电流进行励磁。在追踪最大风能的变速运行中，随时调节转子励磁电流 的幅值、频率和相位，使发电机能在同步速上、下广泛范围内作变速恒频运行，实现发电机 有功、无功的解耦控制。

风电等可再生能源所占电网容量比重逐渐增加，可再生能源高穿透率并网带来的电网适 应性问题不能忽略。站在电网角度，希望风电机组能像传统火电机组一样，在电网故障暂态 过程中快速支撑电网的电压和频率。对于变速恒频双馈风电机组来讲，双馈变流器是实现电 网电压和频率主动支撑的关键，而直流母线电压稳定是双馈变流器可靠运行的前提。要想挖 掘双馈风电机组在电网故障期间对电网电压和频率的支撑潜力，首先应该将双馈变流器的直 流母线电压控制稳定。

双馈变流器分为网侧变换器、机侧变换器和直流母线三部分。目前条件下，网侧变换器 控制目标为直流母线电压稳定，机侧变换器控制目标为根据主控制器下发的功率指令实现风 电机组的出力控制。为了实现直流母线电压的稳定，专利“CN201620434299一种双馈风电 变流器直流母线电压补偿电路”采用软开关电路、谐振电路等元件实现双馈变流器直流母线 电压的瞬时大功率的直流功率注入和直流电压补偿；专利“CN201711221287一种用于双馈 风电机组直流母线侧的电容架构”采用直流母线上并联超级电容储能方式遏制直流母线电压 的过冲幅度。两种方案均需要增加额外的元件，导致双馈变流器成本增加。

发明内容

本发明克服现有技术的缺点，提出一种适用于双馈风电变流器的直流母线电压控制方法。 本发明可提高直流母线电压控制的稳定性，有助于挖掘双馈风电机组在电网暂态过程中对电 网频率和电压的支撑能力。

双馈风电变流器由网侧变换器、机侧变换器和直流母线三部分组成。网侧变换器和机侧 变换器均包含控制单元和逆变单元。双馈风电变流器为风电机组的执行机构，受风电机组主 控制器的控制，风电机组主控制器将有功功率指令下发到机侧变换器控制单元。网侧变换器 的控制目标为直流母线电压稳定，机侧变换器的控制目标为根据风电机组主控制器下发的有 功功率指令调节风电机组的出力。直流母线部分包含支撑电容和卸荷单元，卸荷单元受网侧 变换器控制单元的控制。

本发明采用网侧变换器和机侧变换器共同控制直流母线电压，网侧变换器对直流母线电 压控制起主要作用，机侧变换器对暂态过程中的直流母线电压进行辅助调节。网侧变换器对 直流母线电压的控制方法在网侧变换器控制单元中实现，机侧变换器对直流母线电压的控制 方法在机侧变换器控制单元中实现。