[发明专利]一种通过调制和母线下垂实现双馈风机低电压穿越的方法

说明书

本发明公开了一种通过调制和母线下垂实现双馈风机低电压穿越的方法。该方法在并网点电压跌落至0.9倍标称值及以下时，优先通过对网侧变流器母线电压的下垂控制，提升线性调制模式下转子侧变流器的输出电压；当严重跌落故障引发转子绕组感生电压超过RSC的线性调制控制范围时，通过网侧母线电压下垂控制和RSC非线性调制相结合的策略，进一步提升RSC的输出电压，以增强对转子绕组过电压的控制能力。采用本发明的控制方法，可以有效减少转子侧撬棒电阻动作的范围和频率，更好地满足电网规范对并网风电机组故障穿越运行能力的要求。

技术领域

本发明属于风力发电相关领域，尤其涉及一种通过调制和母线下垂实现双馈风机低电压穿越的方法。

背景技术

近年来，随着风电机组单机容量的扩大和总装机容量在电网中所占比例的快速提高，世界各国纷纷出台风电并网导则，对并网风电机组的稳定性、可靠性提出了明确要求。电网规范要求风电机组具有低电压穿越能力，其中包括风电场在电网故障期间应提供无功电流支持。然而，电网跌落故障下，双馈风机转子侧变流器(Rotor Side Converter，RSC)为了实现自我保护易触发撬棒电阻Crowbar而被旁路，失去对风机的功率控制，如何减少Crowbar动作频率和范围已成实现低电压穿越(Low voltage ride through，LVRT)的重要内容。

需要指出的是，电网电压跌落程度较小时，可以通过适当提高网侧变流器(GridSide Converter，GSC)直流母线电压来提高RSC线性调制区的范围，从而小幅提高了双馈异步风力发电机(Doubly fed Induction Generator，DFIG)低电压穿越的能力，但由于直流母线电压需小于母线电容的击穿电压，直流母线电压不可无限制提高，无法应对大部分电压跌落故障，因此如何进一步提升故障穿越期间RSC的电压输出能力就成为双馈风机实现低电压穿越的又一关键。

空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)技术在电机驱动和并网变流器控制领域得到广泛应用。该技术能在较低的开关频率下获得较好的谐波抑制效果和比正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM)约高15％的基波电压，而在过调制区可以获得更高的调制电压。同时，SVPWM调制技术还有一个优点即易于实现数字和实时控制。

因此，综合分析、研究电网电压跌落期间可以利用SVPWM的过调制能力，可以调制出更高的转子补偿电压，降低转子过流程度，使DFIG正常提供无功功率，进而提出一种充分发挥过调制功能的低电压穿越方案就显得日益必要和迫切。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种通过调制和母线下垂实现双馈风机低电压穿越的方法。本发明可减少Crowbar动作频率和范围，进而提升双馈风机的低电压穿越运行能力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种通过调制和母线下垂实现双馈风机低电压穿越的方法，包括以下步骤：

(1)实时检测双馈风机并网点电压u_pcc、转子电流幅值I_r和转子转速ω_r；

(2)当检测到并网点电压u_pcc≤0.9U_{pcc_N}时，令双馈风机切换至低电压穿越运行模式，否则，令双馈风机处于正常运行模式；其中U_{pcc_N}为并网点电压标称值；

所述正常运行模式下双馈风机的网侧变流器、转子侧变流器的控制设计为：网侧变流器采用传统的电压电流双闭环矢量控制，其直流母线电压指令V_{dc_ref}＝U_{dc_ref}，其中U_{dc_ref}为直流母线电压的常设值；且转子侧变流器采用功率电流双闭环矢量控制，其调制采用空间矢量脉宽调制的线性调制区，即调制比m∈(0,0.907]，记为线性调制模式；