[发明专利]一种抑制直流母线电压偏移的方法

说明书

本发明提供一种抑制直流母线电压偏移的方法，包含以下步骤：按照风电机组并网导则要求设定低电压穿越过程中永磁同步风电机组网侧变流器的有功电流输出参考值与无功电流输出参考值；结合低电压穿越过程中电网电压，确定网侧变流器的实时有功功率输出；控制机侧变流器有功输出追踪网侧变流器有功功率输出；求解机侧变流器有功控制对应的电流参考值；将电流参考值应用于机侧变流器与网侧变流器的直接电流控制，抑制低电压穿越过程中的直流母线电压偏移。本申请在永磁同步风电机组采用变流器直接电流控制的条件下，抑制机侧变流器与网侧变流器因有功输出不平衡引起的直流母线电压偏移，改善永磁同步风电机组的低电压穿越能力。

技术领域

本发明涉及风电机组的运行控制技术领域，尤其涉及一种抑制直流母线电压偏移的方法。

背景技术

风电机组并网导则要求风电机组并网运行时需具备应对电网故障工况，维持一定时间的持续运行以支撑电网稳定的能力。因而风电机组需具备较强的低电压穿越能力，以应对电网故障引起的机端电压跌落。永磁同步风电机组在低电压穿越过程中，机端电压跌落导致其其网侧变流器的输出功率能力受限，引起机侧变流器和网侧变流器的有功输出功率不平衡，导致背靠背变流器的直流母线电压发生大幅偏移。抑制低电压穿越过程中直流母线电压的偏移是实现永磁同步风电机组低电压穿越的关键。

现有辅助永磁同步风电机组低电压穿越的方法较多采用硬件保护设备实现。当检测到低电压穿越过程中，直流母线电压上升至超出安全约束范围的时候，投入并联在直流电容两侧的制动电阻保护电路，以耗散积聚在直流电容上的能量。该保护方案增加了硬件投资成本，通过电阻耗散能量不仅对元件散热提出了要求，还降低了风电机组的运行效率。此外，由于该方案无法从根本上解决机侧变流器与网侧变流器输出有功不平衡的问题，因而在故障穿越过程中存在硬件保护设备多次反复投入以及直流母线电压大幅振荡的问题。通过机侧变流器与网侧变流器控制策略改进以平衡两者的有功功率输出是实现故障穿越过程中直流母线电压稳定的较优方案。

在现有技术中，针对永磁同步风电机组的低电压穿越，通过将机侧变流器的有功控制目标设定为维持直流母线电压，可使得机侧变流器有功输出主动追踪网侧变流器的有功输出。但该方案仍采用功率外环与电流内环的双环PI控制实现机侧变流器的有功输出调节。双环PI控制中的外环控制响应速度较慢，应用于时间尺度较短的低电压穿越过程控制效果不佳。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种在永磁同步风电机组低电压穿越过程中抑制直流母线电压偏移的方法，能够通过变流器直接电流控制，实现永磁同步机组有功出力快速响应网侧变流器有功出力变化。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种抑制直流母线电压偏移的方法，应用在永磁同步风电机组低电压穿越过程中，其特征在于：包含以下步骤：

S1：当风电系统发生故障，永磁同步风电机组进入低电压穿越状态后，将机侧变流器与网侧变流器的控制方案由双环PI控制切换为直接电流控制；

S2：按照风电机组并网导则要求设定低电压穿越过程中永磁同步风电机组网侧变流器的直轴有功电流参考值I_gd,ref与交轴无功电流参考值I_gq,ref；

S3：结合永磁同步风电机组低电压穿越过程中的机端电压变化情况，计算所述网侧变流器的有功功率输出P_g；

S4：对比永磁同步风电机组低电压穿越之前的有功功率P_g,pre与网侧变流器电流参考值设定后的有功功率P_g的大小，确定网侧变流器在低电压穿越过程中的有功功率控制目标；

S5：为避免直流母线电压发生大幅度偏移，将永磁同步风电机组网侧变流器的有功功率设定为机侧变流器的有功功率控制目标P_s；