[发明专利]一种增强双馈风机同步稳定性的控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种增强双馈风机同步稳定性的控制方法及系统，属于双馈风机技术领域。具体包括：一旦检测到电网发生严重电压跌落，将立即切换双馈风机的转子电流控制模式，故障期间转子q轴参考电流根据电网电压跌落深度和电网导则标准得到，转子d轴电流由有功功率环计算得到，其中有功功率参考指令由实时检测的电网电阻上所消耗的有功功率决定。本发明在故障期间电网频率发生变化时，依然可以保证双馈系统的同步稳定性，且故障时仅需增加检测电网电阻这一变化量，具有检测变量少、且能实现严重电网故障下系统频率变化时双馈风机依然具备与电网同步的能力以及动态无功补偿等多种控制目标的优点，极大地增强了严重电压跌落下双馈风机的同步稳定性。

技术领域

本发明属于双馈风机技术领域，更具体地，涉及一种增强双馈风机同步稳定性的控制方法及系统。

背景技术

短路故障为电力系统常见事故，但是，随着电力系统中新能源发电装备接入比例的提高，短路故障引起的端口电压跌落会严重威胁新能源发电装备的稳定运行。双馈风电机因其变换器容量的限制使得其故障穿越难度相对于其它新能源发电装备更为困难。实际应用中双馈风机通常在检测到电网故障后立刻投入撬棒(Crowbar)的方式来承受电压跌落期间的暂态电流，从而有效避免转子侧变流器过压过流。在撬棒投入一段时间后，再将撬棒切出，双馈机组的控制系统接管后续的控制，但是，此时的控制目标主要为针对转子d、q电流的控制，电网导则详细规定了转子q轴电流的取值，而对于d轴电流的控制，强电网下通常取为0。

上述双馈风电机组的低电压穿越期间的控制过程适用于强电网下电压跌落大于0.2p.u.的工况，但是针对更深的电压跌落情况(电压≤0.2p.u.)以及更具代表性的弱电网工况，故障穿越的第一阶段依然延续了撬棒投入的方式来规避转子侧的过电压、过电流。但是，第二阶段，在撬棒切出后，如果直接切换为当前常见的转子电流控制，双馈系统可能会失去同步稳定性，即双馈风电系统无法与电网保持同步。为此，一些学者对故障穿越第二阶段的电流参考指令进行改进，一类方法通过估算线路电阻和电感值并通过两者的比值和转子q轴电流的乘积获得转子d轴电流的参考指令。但是，这种方法需要事先获取线路电阻和电感值，但是线路电阻、电感值会通常会存在变化，继而限制了其在实际中的应用。另一类方法通过额定频率和由锁相环检测的实际频率的差值经过PI控制器得到转子d轴电流指令的参考值，该方法基于故障期间系统频率不变的假设，然而，短路故障期间新能源场站必然会出现输出功率大幅减少，继而导致系统频率降低的情况。并且，这种控制方法在频率发生偏移时会导致双馈风机失去稳定性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明为了解决严重电网电压跌落工况下现有技术无法在系统频率变化时保持双馈风机的同步稳定性以及电网阻抗估算不准确的问题，提出了一种增强双馈风机同步稳定性的控制方法及系统，能适用于深度电网故障、检测变量少、且简单可行。

本发明一方面提供了一种增强双馈风机同步稳定性的控制方法，包括以下步骤：

S1.将采样检测到的三相定子电压进行坐标变换得到定子电压幅值U_s，若U_s0.2，判断此时为正常工况或非严重电网电压跌落工况，否则进入S2；

S2.由实时检测的电网电阻上所消耗的有功功率得到有功功率参考指令P_loss，结合实时有功功率P_s得到故障下转子d轴参考电流；根据电网电压跌落深度和电网导则标准得到转子q轴参考电流；

S3.根据d、q轴转子参考电流生成转子侧变换器d、q轴电压调制信号，实现由转子侧变换器控制双馈风机有功功率和无功功率输出。当检测到电网电压严重跌落时，故障检测环节发出使能信号，切换转子d、q轴电流参考指令的控制模式至控制模式2，控制模式2中转子d轴参考电流由有功功率环计算得到，转子q轴参考电流由电网电压跌落深度和电网导则需求决定。

进一步地，故障下转子d轴参考电流具体获取方法为：