[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

说明书

本发明提供一种全功率风电机组的启动控制环路及并网启动方法，主要包括全功率风电机组的启动控制环路、启动过程中网侧变流器的启动时序及机侧变流器的启动时序。在网侧变流器启动过程中：首先，采用二极管整流对直流电容预充电；然后，采用锁相环实现网侧变流器对电网的预同步；接下来，切换到惯性同步电压源控制模式；最后，启动无功功率控制。在机侧变流器启动过程中：首先，待网侧变流器启动完毕，开启机侧变流器触发脉冲，采用恒转速控制；然后，桨距角归零；接下来，切换到最优转速控制；最后，切换到最优功率控制。在整个风电机组的启动过程中，直流电压维持在额定值未发生失稳，风电机组顺利启动并达到额定运行状态。

技术领域

本发明涉及全功率风电机组的控制环路，具体涉及一种全功率风电机组的启动控制环路及并网启动方法。

背景技术

中国发明专利CN201811124760.8公开了一种电压源控制的全功率风电机组，其并网系统结构如图1所示，其中机侧变流器采用基于转子磁链定向的矢量控制，网侧变流器采用“惯性同步”控制。在网侧变流器控制环路中，直流侧电压的标幺值输入到积分控制器，该控制器的输出作为网侧变流器输出电压ug的相位θ用于脉冲宽度调制(PWM)。可以通过调节调制电压幅值来控制网侧变流器输出的无功功率PWM模块基于θ，和生成三相开关信号sabc。机侧变流器采用功率外环、电流内环的双环控制结构，根据风轮转速产生最优功率参考值实现最优功率控制。

在图1所示的控制方式下，风电机组直流侧电压能够自主感知电网频率变化。惯量传递控制器通过检测直流电压的变化率，并将变化率乘以惯量传递系数KC，该结果乘以-1即为惯量传递控制器的输出值加上最大功率控制器的输出值作为有功功率参考值图1中的惯量传递控制环路能够将风轮惯量传递到电网侧，实现风电机组对电网的惯量响应功能。但是中国发明专利CN201811124760.8中并未提供这种电压源控制的风电机组的并网启动方法，不利于这种电压源控制的风电机组的工程应用。因此，有必要研究这种电压源控制风电机组的并网启动方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全功率风电机组的启动控制环路及并网启动方法，在整个风电机组的启动过程中，直流电压维持在额定值未发生失稳，风电机组顺利启动并达到额定运行状态。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种全功率风电机组的启动控制环路，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。

其中，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(等于)；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(等于)；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；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。机侧变流器内环采用基于转子磁链定向的电流矢量控制方法。