[发明专利]一种利用有功-频率特性提高双馈风机暂态性能的控制方法

权利要求书

1.一种利用有功-频率特性提高DFIG暂态性能的控制方法，其特征在于，所述方法控制利用风轮机的有功-频率特性，通过励磁控制DFIG电磁转矩，在DFIG暂态过程中，主动调节DFIG转子动能和风能利用系数，平衡故障状态下的能量，实现DFIG电网故障下的穿越，所述暂态性能提升控制方法包括步骤：

1)测量机端电压频率，当系统进入暂态过程中，系统频率因故障有功缺额而变化，其公式为：

Δf＝f_n-f

其中Δf为系统频率偏差量，f_n为系统额定频率，f为机端频率；

2)当系统频率偏差为0.033Hz内时，系统被认为是正常频率变化；只有系统频率偏差大于0.033Hz，暂态提升控制使能；计算暂态提升控制使能信号switch，其判断条件为：

3)计算故障状态DFIG功率差额，其中，功率差额为DFIG机端频率的函数，若频率增加，可通过功率附加控制，使DFIG转子加速吸收无法外送的能量，同时降低风能利用系数，减少机械输入功率；若故障清除，系统频率恢复，DFIG通过MPPT控制，自动回归到MPPT运行点，考虑到频率下垂控制和虚拟惯量控制，附加控制参考功率为：

ΔP＝K_E(dΔf/dt)+K_GΔf

其中，ΔP为DFIG在暂态过程中的功率差额，即附加频率控制的参考功率；K_E为虚拟惯量控制增益，K_G为频率下垂控制增益；

4)将功率控制环节输出的功率参考值，输入电流控制环节，经PI控制器生成转子直轴电流I_rd，其中，总功率参考值为：

P_ref＝P_MPPT+ΔP

其中，P_MPPT为风机最大功率跟踪控制参考功率；

5)根据转子电流信号，通过瞬时无功理论计算，获得转子电压参考值，进而生成调制信号经功放驱动IGBT工作，实现有功-频率暂态控制以提高DFIG暂态性能。

2.根据权利要求1所述一种利用有功-频率特性提高DFIG暂态性能的控制方法，其特征在于，控制结构包括：信号采集电路、锁相环环节、电流参考计算环节、频率控制环节、输出电压双闭环控制环节、矢量调制环节(SVPWM)。

3.根据权利要求2所述一种利用有功-频率特性提高DFIG暂态性能的控制方法，其特征在于，当电网故障过程导致DFIG输出功率无法外送时，所述控制方法利用DFIG的异步化同步运行特点，根据DFIG的“有功-频率暂态特性”，通过转子电压来控制DFIG的转速，从而提升DFIG的暂态稳定性；所述控制方法具有暂态性能好、易于实施的优点。