[发明专利]一种基于静分岔控制SGSC的DFIG风电系统低电压穿越控制方法

摘要

一种基于静分岔控制SGSC的DFIG风电系统低电压穿越控制方法，它包括：(1)拓扑建模；(2)通过控制SGSC的输出电压实现DFIG的低电压过渡；(3)选取双馈发电机参数，简化等效得到风电系统拓扑结构；(4)确定系统的状态变量、输入变量和输出变量，检测发电机机端定子电压电流；(5)求解静分岔点；(6)故障过程中根据电网电压跌落程度通过降低发电机输出的有功功率从而达到抑制电压降落的目的；(7)导通IGBT开关将耗能电阻并入直流侧以抑制直流链电压上升，在电网出现电压跌落故障时，实现系统的低电压穿越运行。

主权项

一种基于静分岔控制SGSC的DFIG风电系统低电压穿越控制方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)由于SGSC与PGSC(Parallel Grid‑side Converter，并联网侧变换器)、RSC公用一条母线，在拓扑结构下，DFIG定子电压空间矢量将变成电网电压空间矢量与串联变压器注入的串联电压空间矢量的合成矢量：us＝ui+ug式中，us为静止坐标轴下发电机定子电压空间矢量；ur为串联变压器注入的串联电压空间矢量；ug为电网电压空间矢量；(2)采用该拓扑结构可通过控制SGSC的输出电压实现DFIG的低电压过渡；(3)选取双馈发电机参数，包括双馈电机定子磁链ψs、转子的交流励磁ψr、发电机定子输出电压us，并结合双馈式风力发电机的数学模型：定子侧串联网侧： v ds = R s i qs - ψ qs + 1 ω s d dt ψ ds v qs = R s i qs - ψ ds + 1 ω s d dt ψ qs 转子侧： v dr = R r i dr - s ψ qr + 1 ω s d dt ψ dr v qs ‾ = R r i dr - ψ ds + 1 ω s d dt ψ qr , 简化等效得到风电系统拓扑结构；(4)确定系统的状态变量Rs、is、输入变量ψs和输出变量us，通过检测发电机机端定子电压us和电流is，及关系式ψs＝∫(us‑Rsrs)dt，可以得到两相静止d‑q坐标系下发电机的定子磁链分量ψsβ、ψsβ，有 F ( R S , i s , ψ s ) = f ( R S , i s , ψ s ) g ( R S , i s , ψ s ) = 0 ; (5)求解静分岔点，根据求得的系统安全运行的边界和静分岔点，结合自适应控制算法，建立自适应控制算法的静分岔控制器；经过PI调节后，可分别得到正、反向同步旋转坐标系下的d，q轴控制电压分量，分别进行旋转坐标反变换后可得到静止坐标系下SGSC的正、负序电压控制矢量该矢量与静止坐标系下SGSC的直流磁链控制电压矢量合成后得到最终的SGSC输出控制电压矢量；(6)当电网正常和发生故障时，RSC采用常规的功率、电流闭环矢量控制策略，由于故障时定子电压骤降，因此，在故障过程中根据电网电压跌落程度通过降低发电机输出的有功功率从而达到抑制电压降落的目的；(7)在电网正常和发生故障时，PGSC采用常规的电压、电流闭环矢量控制策略，由于故障期间网侧电压急剧降低，因此，PGSC将失去对直流母线电压的准确控制能力；为避免故障过程中直流母线电压剧烈上升，在直流环节增加绝缘栅双极型晶体管IGBT开关和耗能电阻构成直流电容保护电路，当直流链电压超过某一阈值时，导通IGBT开关将耗能电阻并入直流侧以抑制直流链电压上升，在电网出现电压跌落故障时，实现系统的低电压穿越运行。