[发明专利]基于磁链控制的构网型双馈风电机组自同步并网方法

说明书

本发明公开了一种基于磁链控制的构网型双馈风电机组自同步并网方法，包括：1、采集双馈风机的定转子电流电压，结合坐标变换，计算定子瞬时功率与dq轴磁链；2、计算风机有功、无功指令与其输出有功、无功功率的偏差，并分别输入有功、无功控制器，获得控制角θ_ref与幅值指令Ψ_ref，将θ_ref作为坐标变换的输入角度；3、将幅值指令Ψ_ref与d轴定子磁链的偏差、数值零与q轴定子磁链的偏差分别输入定子磁链控制器，并将输出叠加补偿指令Δi_rd^*，得到转子电流指令；5、将转子电流指令与反馈的偏差输入转子电流控制器，得到转子电压指令，经调制生成转子侧变流器驱动信号。本发明能实现双馈风电机组主动支撑电网频率/电压，提升其弱电网稳定裕度与抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种优化双馈风电机组弱电网稳定运行与主动支撑能力的控制方法。

背景技术

随着我国能源结构优化不断深入，风能作为清洁可再生能源得到广泛开发与利用，在风力发电建设中双馈风电机组由于低成本、高效率等优势应用广泛。然而在高比例风电集中并网、升压外送场景，较长的输电线路造就双馈风电机组并网点呈现高阻抗的弱电网特征，并网点电压波动频繁；同时基于电力电子接口的高比例风电并网降低系统等效惯量，电网频率稳定性降低。传统双馈风电机组跟随外界电网状态运行，对电网电压/频率支撑的能力不足，同时弱电网下双馈风电机组振荡失稳风险增加，威胁风力发电系统运行稳定与电网电压/频率稳定，双馈风电机组的弱电网稳定性与主动支撑能力亟待提升。

针对双馈风电机组并网控制在主动支撑以及弱电网稳定性提升方面存在的难题，现有的解决方案是在双馈风电机组有功功率指令中引入与电网频率变化率相关的附加有功指令，基于附加惯量控制降低电网频率变化速率。然而弱电网下锁相环频率检测受复杂干扰影响，必须对检测电网频率变化率进行低通滤波，影响主动支撑速度。此外，弱电网下双馈风电机组转子电流控制与锁相环动态耦合加剧，机组小干扰振荡风险增加，因此难以满足主动支撑速度与弱电网稳定性两方面的要求。为此，需要重新构建弱电网稳定性与主动支撑能力兼备的双馈风电机组并网控制方案。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提出一种基于磁链控制的构网型双馈风电机组自同步并网方法，以期在保障双馈风电机组弱电网稳定性的同时，削弱电网中谐波电压与异常电压波动对双馈风电机组运行状态的干扰，使其能依据并网点的电压/频率波动自适应输出有功、无功功率，从而能优化系统主动支撑能力。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于磁链控制的构网型双馈风电机组自同步并网方法的特点是应用于由双馈风机、转子侧变流器所组成的双馈风力发电系统中，并按如下步骤进行：

步骤1、采集双馈风机定子电流i_sa、i_sb、i_sc与定子电压u_sa、u_sb、u_sc，将带入式(1)所示的坐标变换环节，获得定子电流在同步旋转坐标系下的直流分量i_sd、i_sq以及定子电压在同步旋转坐标系下的直流分量u_sd、u_sq，并依据式(2)对上述直流分量进行运算，得到双馈风机定子侧输出的瞬时有功功率P_s与瞬时无功功率Q_s：

式(1)和式(2)中，θ为坐标变换的定向角度，x_A、x_B、x_C代表双馈风机在三相静止坐标系下的定子电压/电流，x_d、x_q代表定子电压/电流在同步旋转坐标系下的直流分量；