[发明专利]双馈风机定子与网侧变流器无功电流最优分配方法及系统

说明书

本公开提供了一种双馈风机定子与网侧变流器无功电流最优分配方法及系统，所述方案包括:基于双馈风电机组的相关参数确定定子电流约束，并基于定子电流约束，确定定子d轴电流表示；基于网侧变流器电流的输出受网侧变流器过流能力的限制，获得网侧变流器d轴电流表示；基于定子以及网侧变流器d轴电流表示，确定定子和网侧变流器d轴电流的约束；基于定子与网侧变流器的d轴电流之间的耦合关系，确定定子d轴电流的控制范围；以去除无功环流及定子和网侧变流器的容量限制为约束，获得定子q轴电流的控制范围；在定子q轴电流的控制范围内，获取双馈风机有功支撑能力最大时的定子q轴电流；并基于获得的定子q轴电流获得网侧变流器q轴电流。

技术领域

本公开属于风电技术领域，尤其涉及一种双馈风机定子与网侧变流器无功电流最优分配方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着双馈风电机组在电力系统中的占比越来越高，其对电力系统稳定性的影响越来越大。目前，除了常规的低压穿越要求之外，风电并网导则都要求风电机组在电网电压降低时具有输出无功功率以支撑电网电压的能力。然而，由于双馈风电机组变流器的容量有限，无功支撑往往会导致其没有足够多的容量维持有功功率输出，因此在电网电压跌落时双馈风电机组的有功功率输出往往也会随之跌落。而有功功率的瞬间跌落会在风电机组的传动轴上产生较大的暂态转矩，影响机械安全以及故障清除后双馈风电机组的有功恢复速率，进一步影响系统的频率稳定性。在低压穿越过程中，如果能够尽量维持双馈风电机组的有功功率输出，则对双馈风电机组自身内部的机械安全以及对电力系统的频率稳定性都有好处。

发明人发现，如图1所示，双馈风电机组的功率通过定子和网侧变流器(Grid-sideconverter,GSC)两条通路输送到电网中，无功功率在定子和网侧变流器之间的分配方式会影响到双馈风电机组剩余的有功输送容量。由于定子的容量大于GSC的容量，因此目前的主流方法是令双馈风机的定子优先输出无功功率。然而，这样的无功功率分配方式实际上不能最大化利用双馈风电机组的变流器容量，削弱了利用其在低压穿越期间的有功功率输出能力。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提供了一种双馈风机定子与网侧变流器无功电流最优分配方法及系统，所述方案通过合理分配双馈风电机组定子与GSC无功电流之间的大小关系，在其总输出无功电流不变的情况下，能够最大程度地维持对外有功电流的输出能力。

根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种双馈风机定子与网侧变流器无功电流最优分配方法，包括:

获取双馈风电机组的相关参数；

基于获得的相关参数，确定定子电流约束，并基于所述定子电流约束，确定定子d轴电流表示；

基于网侧变流器电流的输出受网侧变流器过流能力的限制，获得网侧变流器d轴电流表示；

基于所述定子d轴电流表示以及所述网侧变流器d轴电流表示，确定定子和网侧变流器d轴电流的约束；

基于定子与网侧变流器的d轴电流之间的耦合关系，确定定子d轴电流的控制范围；

以去除转子侧变流器与网侧变流器之间的无功环流及定子和网侧变流器的容量限制为约束，获得定子q轴电流的控制范围；

在定子q轴电流的控制范围内，通过改变定子q轴电流，获取双馈风机有功支撑能力最大时的定子q轴电流；并基于获得的定子q轴电流获得网侧变流器q轴电流。

进一步的，所述基于获得的相关参数，确定定子电流约束，并基于所述定子电流约束，确定定子d轴电流表示，具体为：利用获得的相关参数，基于双馈风电机组定子输出的有功功率和无功功率与转子d轴和q轴电流之间的关系，根据转子电流受转子侧变流器电流幅值的约束，获得定子电流约束。

进一步的，所述定子和网侧变流器d轴电流的约束，具体表示为：