[发明专利]一种具有低电压穿越能力的双馈风电机组控制系统及方法

说明书

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种具有低电压穿越能力的双馈风电机组控制系统及方法。一种具有低电压穿越能力的双馈风电机组控制系统，发电机电流输出口与风电机组并网点电源电流输入口相连，所述双馈变流器并联在发电机两端，所述发电机信号输出端通过编码器与双馈变流器脉冲信号输入端相连，发电机与双馈变流器并联后与风电机组并网点电源之间设有电压测量点，电压测量点与双馈变流器的电压信号输入端相连。本发明将双馈变流器与发电机并联，并通过编码器使发电机与双馈变流器相连，准确获取电压信号与发电机的脉冲信号。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种具有低电压穿越能力的双馈风电机组控制系统及方法。

背景技术

双馈风电机组发电机定子直接与电网相连，使得整机系统对电网电压变化敏感，对电网故障的穿越能力较弱。电网电压故障引起定子磁链振荡，进而在转子绕组中感应出很大的瞬时电压，整个系统的电磁转矩和输出功率都会发生波动，不仅危害风电的机械部件，也影响电网的安全运行。

双馈风电机组传动链是典型的欠阻尼系统，电网故障情况下发电机电磁转矩的突变，必将造成传动链两端转矩不平衡，导致长时间的扭振发生，对风电机组传动链极为不利，可能损毁传动轴与齿轮箱，甚至对风机塔架的安全产生威胁，关系到风电机组的运行稳定、载荷疲劳与使用寿命。因此双馈风电机组低电压穿越对轴系扭振的影响及对应改善措施有待研究。

发明内容

本发明提供了一种具有低电压穿越能力的双馈风电机组控制系统及方法，以解决发电机电磁转矩突变导致风电机传动链两端转矩不平衡损坏传动轴和齿轮箱的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

第一方面，一种具有低电压穿越能力的双馈风电机组控制系统，包括双馈变流器、编码器、发电机和风电机组并网点电源；

所述发电机电流输出口与风电机组并网点电源电流输入口相连，所述双馈变流器并联在发电机两端，所述发电机信号输出端通过编码器与双馈变流器脉冲信号输入端相连，发电机与双馈变流器并联后与风电机组并网点电源之间设有电压测量点，电压测量点与双馈变流器的电压信号输入端相连。

第二方面，一种具有低电压穿越能力的双馈风电机组控制方法，包括以下步骤：

通过双馈变流器从编码器获取编码器量，从电压测量点获取风电机组并网点电压量；

根据并网点电压量，计算得到电网电压幅值；

根据编码器量，计算得到发电机的转速；

当电网电压幅值小于90％额定电压幅值，则风电机组进入低电压穿越状态；

当电网电压幅值大于或等于90％额定电压幅值，则风电机组正常运行；

当风电机组处于低电压穿越状态，持续监测电网电压幅值并与91％额定电压幅值进行比较，当电网电压幅值大于91％额定电压幅值，则风电机组退出低电压穿越状态；

当风电机组退出低电压穿越状态时，所述双馈变流器将传动链阻尼控制调节量叠加到风电机组最大功率跟踪策略转矩给定量。

本发明的进一步改进在于：所述传动链阻尼控制模式，包括以下步骤：

获取风电机组的实际传动链参数；

建立风电机组的两质量块数学模型；

将风电机组的实际传动链参数代入风电机组的两质量块数学模型，计算得到传动链自然振荡频率和阻尼系数；

根据传动链自然振荡频率，建立准谐振控制传递函数；

获取发电机(4)转速信息；