[发明专利]一种全功率风电机组的启动控制环路及并网启动方法

权利要求书

1.一种全功率风电机组的启动控制环路，其特征在于，包括网侧变流器启动控制环路和机侧变流器启动控制环路，其中，

网侧变流器启动控制环路中，直流侧电压标幺值与额定直流侧电压标幺值之差经过PI调节器进入选通开关S1的位置2，选通开关S1的位置1输入为0；锁相环观测并网点电压的相位θ_p与选通开关S1的输出之和作为选通开关S2位置1的输入，直流侧电压标幺值经过一个增益为ω_Bg的积分器后作为选通开关S2位置2的输入；无功功率的参考标幺值与无功功率反馈的标幺值之差经过一个PI调节器作为选通开关S3位置2的输入，选通开关S3位置1的输入为零；选通开关S3的输出与调制电压设定的标幺值之和作为网侧变流器调制电压幅值的标幺值选通开关S2的输出θ与网侧变流器调制电压幅值的标幺值进入SPWM调制环节生成网侧变流器的调制信号；所述机侧变流器启动控制环路中，初始桨距角β₀为选通开关S4位置1的输入，选通开关S4位置2的输入为0，选通开关S4的输出经过一个变化率限制环节后作为风轮的桨距角；选通开关S5位置1的输入为转速初始的标幺值选通开关S5位置2的输入为最优转速的参考标幺值选通开关S5的输出与风轮转速的反馈标幺值经过一个PI调节器后作为选通开关S6位置1的输入，选通开关S6位置2的输入为最优功率的参考标幺值选通开关S7位置1的输入为0，选通开关S7位置2的输入为直流侧电压标幺值与-sK_C/(Ts+1)的乘积；所述Kc为惯量传递系数，选通开关S7的输出与选通开关S6的输出之和，再减去机侧变流器输出功率的反馈值经过一个PI调节器作为机侧变流器q轴电流的参考值，机侧变流器d轴电流的参考值为零。

2.一种全功率风电机组的并网启动方法，其特征在于，使用权利要求1所述的全功率风电机组的启动控制环路，启动前开关S1、S2、S3处在位置1,网侧变流器先于机侧变流器启动，网侧变流器的启动过程包括以下四个步骤：

步骤1：断路器BRK2断开，预充电电阻R_C被投入主电路，限制直流侧电容的预充电电流；断路器BRK1接通，全功率风电机组连接到公共电网，通过网侧变流器二极管的整流，将直流电容充电至电网线电压幅值的电压等级，该电压低于直流侧电压的额定值；在直流侧电压达到稳态值后，断路器BRK2接通，将预充电电阻R_C从主电路中切出；

步骤2：网侧变流器的触发脉冲s_gabc被激活，由于网侧变流器输出电压的相位为PCC电压的相位，因此启动过程中网侧变流器的瞬态电流相对较小；接下来，为将直流侧电压保持在额定值，开关S1转到位置2，此时直流侧电压标幺值与额定直流侧电压之差被送到PI调节器，其输出被加到PLL的输出相位θ_p作为网侧变流器(GSC)的SPWM相位θ_s；

步骤3：在直流侧电压达到额定值后，开关S2转到位置2，此时网侧变流器的惯性同步控制被投入到控制回路；

步骤4：在电压源控制下直流侧电压达到稳态值后，开关S3转到位置2，此时无功功率控制被激活；无功功率调节器的输出被叠加到SPWM的电压幅值上，将网侧变流器输出无功功率调节到参考值机侧变流器在网侧变流器启动完毕后再启动，机侧变流器的启动过程包括以下四个步骤：

步骤5：机侧变流器在较低风速下启动，启动时风轮的初始桨距角为β₀，在机侧变流器功率开关器件的触发脉冲开通之前，开关S4、S5、S6、S7处在位置1，当风轮转速上升到切入风速时，机侧变流器的触发脉冲s_mabc被激活，由于有功功率参考值为转速调节器的输出，风轮可被控制在转速参考值

步骤6：在t₁时刻开关S4被拨到位置2，逐渐降低桨距角β，在t₂时刻β被降低到0，在桨距角β降低到0的过程中，风轮转速保持为不变，其捕获风功率增大；

步骤7：开关S5被拨到位置2，此时转速参考值由变到最优转速参考值对应控制模式由恒转速控制变为最优转速控制，风轮转速与捕获风功率上升到最优工作点；

步骤8：开关S6被拨到位置2，此时有功功率参考值由转速调节器输出变为最优功率参考值对应控制模式由最优转速控制变为最优功率控制，当风机达到稳态工作点时，开关S7被拨到位置2，惯量传递控制被加入机侧变流器的控制环路。