[发明专利]适用于双馈风电场低电压穿越期间最大有功功率输出的控制方法

说明书

本发明涉及一种适用于双馈风电场低电压穿越期间最大有功功率输出的控制方法，包括如下步骤：S1、确定风电场低电压穿越时对无功电流的注入要求；S2、根据风电场是否配置无功补偿装置，确定无功电流输出方式；S3、转子侧变流器d轴电流isubgt;rd_LVRT/subgt;参考值优化；S4、网侧变流器d轴电流isubgt;gd_LVRT/subgt;参考值优化。本发明提出的无功电流分配策略，综合考虑当前风电场是否配备无功补偿装置，使得双馈风电场在满足国标GB/T19963.1‑2021无功电流支撑的基础上，有能力输出更多有功功率，能够减缓转子转速上升速率，减小电网功率缺失，延长低电压穿越运行时间，提高风电场低压穿越运行能力。

技术领域

本发明属于电气技术风电系统技术领域，具体涉及一种适用于双馈风电场低电压穿越期间最大有功功率输出的控制方法。

背景技术

双馈风机是我国陆上风电场的主流风机之一，其变流器容量仅为发电机额定容量的30％，制造成本低，经济性好。然而双馈风机定子直接与电网相连，对电网电压的跌落十分敏感，在外部电网故障时定子磁链会产生较大的暂态分量，受其影响DFIG转子侧将产生严重的过电压和过电流。如果不采取保护措施，将会造成变流器损坏和风电机组脱网的严重后果，直接影响电力系统的安全稳定运行。我国最新的GB/T 19963.1-2021标准中要求风电场要具有低电压穿越能力，即在电压跌落期间风电机组能够保持不脱网连续运行一段时间，同时在此期间向电网注入无功电流以支持电网电压恢复。

目前双馈风电场已有的低电压穿越保护主要有如下方案：

1：传统撬棒保护方案：撬棒保护电路会在并网点电压跌落时投入，待故障清除后再切除。这种方案能够维持风机内部电气量不越限以完成故障穿越，但在撬棒保护投入期间变流器无法对双馈风机进行有效控制，双馈风机将处于异步运行状态，从电网吸收大量无功，进一步加剧电压跌落程度。

2：网侧变流器提供无功支撑方案：这种方案是在撬棒保护投入期间利用网侧变流器向电网提供无功支撑，然而网侧变流器容量较小，这种方案不能满足在电压跌落深度较大场景的无功需求。

3：定子提供无功支撑方案：这种方案是在撬棒保护投入40ms后切除撬棒电路并重启转子侧变流器，通过切换转子侧变流器电流环参考值控制定子向电网提供无功电流支撑的方案，这种方式未充分利用双馈风机无功支撑能力，使得低电压穿越期间风机有功输出能力较弱。

4：无功补偿装置提供无功支撑方案：这种方案是无功补偿装置向电网注入无功电流，抬高双馈风机机端电压以提高风电场低压穿越能力。但是这种方案未利用风电机组自身无功输出能力，所需无功补偿装置容量较大，成本较高。

综上，双馈风电场低电压穿越方案基本是仅依靠风机自身或仅依靠无功补偿装置提供无功电流支撑，而没有对风机定子、网侧换流器与无功补偿装置三者的无功输出优化配合方案进行研究。

同时，当前低电压穿越方案尚未对有功电流方案进行考虑。事实上，在低电压穿越期间，如果风电场输出有功电流为零，可能会导致惯性较小的电力系统产生较大有功缺额使系统频率下降，严重情况下会导致低频减载装置动作甚至引发系统频率崩溃的严重后果。此外，在低电压穿越期间，风机输入机械功率可近似认为不变，双馈风机输出电磁功率降低，功率不平衡会导致转子转速增加，可能会使得风机超速保护触发，风机脱网。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于双馈风电场低电压穿越期间最大有功功率输出的控制方法，能够实现双馈风电场在低电压穿越期间的无功需求和最大有功功率输出，延长低电压穿越运行时间。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种适用于双馈风电场低电压穿越期间最大有功功率输出的控制方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

S1、结合双馈风电系统及双馈风机变流器，确定风电场低电压穿越时对无功电流的注入要求，如式(1)：