[发明专利]一种风电双馈变流器高电压穿越控制方法

说明书

一种风电双馈变流器高电压穿越控制方法，当电网电压升高至1.1～1.3倍标称电压时，使用优化的锁相环技术，网侧变流器通过直流母线电压的柔性控制防止出现过调制，机侧通过输出感性无功电流以降低电网电压幅值。使用本发明方法无需进行复杂的模式切换和增加硬件成本，就能够实现电网电压在1.1～1.3倍标称电压的情况下，变流器不脱网连续运行，同时提供满足国标的感性无功输出。

技术领域

本发明涉及一种风电双馈变流器的控制方法。

背景技术

近年来，风电场高电压穿越问题越来越受到重视，2019年7月发布实施高穿标准《GB/T36995-2018风力发电机组故障电压穿越能力测试规程》。

该高穿标准要求：在风电场并网点电压升高至1.3倍标称电压时，风电机组应能够不脱网连续运行500ms；升高至1.25倍标称电压时，应能够不脱网连续运行1s；升高至1.2倍标称电压时，应能够不脱网连续运行10s；在标称电压的1.1倍时，风电机组应能连续运行。并且风电机组可以提供额外的无功支撑，辅助电网电压恢复。

对于双馈变流器来说，电网电压的升高和跌落的暂态过程会导致定子磁链大幅度振荡，直流分量和负序分量在高转差率条件下，在转子上将感应出高电压，可能导致机侧变流器的电流控制器失控。对于网侧变流器来说，电网电压升高将直接导致过调制情况的发生，部分能量将不受控制地由电网流向直流母线侧，导致直流母线电压急剧上升。没有高电压穿越能力的机组将出现过电流、过电压故障停机。

高电压穿越是课题研究的一项关键技术，双馈变流器高电压穿越控制方法可以解决高电压穿越中出现的过调制电流失控问题，满足无功标准要求。

为了实现高电压穿越，专利“CN201710288009一种双馈变频器高电压穿越机侧控制方法”虽然提出机侧变流器的控制方法，但由于没有提出网侧变流器针对直流母线电压的控制策略，无法解决网侧因过调制导致的电流失控，并且由于电压升高稳态过程中卸荷动作，会导致电压升高稳态期间有功功率输出降低，损失发电量，过多限制机侧有功电流输出可能导致不满足2019年发布的高穿标准功率波动误差要求。

发明内容

为了克服现有常规双馈变流器控制方法无法满足高电压穿越要求的缺点，本发明提出一种双馈变流器高电压穿越控制方法。本发明可以解决高电压穿越中出现的过调制电流失控问题，同时满足电网无功要求。

对于双馈变流器，机侧是控制有功功率和无功功率的核心，所以电网电压升高的抑制方法主要依靠机侧。机侧受控的前提是直流母线电压稳定，而直流母线电压稳定的前提是防止网侧过调制运行，所以机、网侧变流器要配合工作。网侧应采取有功优先的控制策略，保持直流母线电压的稳定。机侧通过控制转子励磁产生感性无功，剩余容量维持足够的转矩输出，抑制发电机超速。

本发明控制方法通过网侧和机侧变流器共同作用实现，具体如下：

(1)控制策略一，改变网侧直流母线电压给定值

当电网电压升高时，电流稳定控制的最大威胁是过调制，因为在过调制状态下，电网会向直流侧注入不可控的有功电流，导致网侧电流谐波增加，直流母线电压不稳定，影响机侧有功、无功电流控制。为了解决此问题，本发明根据电网电压的升高幅度改变直流母线电压给定值U_dcset：

U_dcset＝U_dcbase+U_dck×(U_T-U_dcb)，U_dcMin＜U_dcset＜U_dcMax