[发明专利]一种含双馈风电场和永磁直驱风电场的混合风电场群的对称故障穿越控制方法

摘要

本发明公开了一种含双馈风电场和永磁直驱风电场的混合风电场群的对称故障穿越控制方法，本方法同时包含对双馈风电机组转子侧变换器、网侧变换器的控制，以及永磁直驱机组电机侧变换器、网侧变换器的控制。通过对双馈风电机组和永磁直驱机组的协同控制，利用两种机组各自的特点及电流裕量在全工况下向电网输出满足风电场并网导则要求的最大无功电流，为电网电压提供最大无功支撑，进一步提高故障期间电网暂态电压水平，增强整个混合风电场的低电压穿越能力。其效果主要有1. 在全工况下可向电网提供满足电网导则要求的最大无功电流，为电网电压提供最大无功支撑。2. 减小故障前后有功功率的变化，提高风电系统的并网安全稳定性。

主权项

一种含双馈风电场和永磁直驱风电场的混合风电场群的对称故障穿越控制方法，其特征在于：本方法同时包含对双馈风电机组转子侧变换器、网侧变换器的控制，以及对永磁直驱风电机组电机侧变换器、网侧变换器的控制，各变换器的控制分别如下：(A)双馈风电机组转子侧变换器的控制步骤为：A1)采集双馈风电机组所处点的风速ω1；基于最大风能跟踪原理，根据风速ω1和双馈风电机组参数计算其捕获的最大有功功率PDFIG；A2)采集三相电网电压信号Uabc；双馈风电机组转子侧变换器采用电网电压定向，通过三相abc静止坐标轴系到两相dq同步旋转坐标轴系的变换得到电网电压Udq，其中Ug＝Ud,Uq＝0；A3)根据步骤A1)获得的双馈风电机组输出总的有功功率PDFIG和步骤A2)获得的故障期间电网电压Ug，基于下式约束条件，判断该运行情况下双馈风电机组是否能输出大于电网导则最低无功电流要求；PDFIG≤(-3.021Ug4+6.101Ug3-1.711Ug2)34]]>A4)若满足A3)中的约束条件，则根据步骤A1)获得的双馈风电机组输出总的有功功率PDFIG和步骤A2)获得的故障期间电网电压Ug计算双馈风电机组的无功电流极限isqmax_D，并将其作为故障期间双馈风电机组转子侧变换器q轴电流给定值其中双馈风电机组定、转子侧的无功电流极限计算公式如下所示：irqmax_D=Irmax_D2-(Lsωs(kW)13LmN(PDFIG)23Ug)2isqmax_D=(LmLsIrmax_D)2-(Lsωs(kW)13LmN(PDFIG)23Ug)2-UgωsLs]]>式中，Ls、Lm分别为双馈风电机组定、转子绕组全电感以及定转子绕组之间的互感；Irmax_D为双馈风电机组转子侧变换器允许运行的最大电流；ωs为双馈风电机组的同步转速；kW为风力机有关的常数；N为齿轮箱增速比；若不满足A3)中的约束条件，则按照电网导则的最低无功电流要求IQ≥1.5(0.9‑Ug)IN，0.2pu≤Ug≤0.9pu作为故障期间转子侧变换器q轴电流给定值A5)基于步骤A4)计算得到的转子侧变换器q轴电流给定值再根据转子侧变换器允许运行的最大电流Irmax_D计算d轴电流给定值，其计算公式如下所示：ird_D*=Irmax_D2-irq_D*2]]>A6)根据步骤A4)和步骤A5)计算得到的双馈风电机组转子侧变换器dq轴电流给定值，转子侧变换器采用电流闭环矢量控制策略，其控制电压和直流量电压udc通过空间矢量调制产生转子侧变换器PWM驱动信号，以实现向电网提供满足电网导则无功电流要求下的最大无功电流；(B)双馈风电机组网侧变换器的控制步骤为：B1)双馈风电机组网侧变换器采用矢量控制策略，其控制电压和直流量电压udc通过空间矢量调制产生网侧变换器PWM驱动信号，以维持直流母线电压稳定；(C)永磁直驱风电机组网侧变换器的控制步骤为：C1)采集永磁直驱风电机组所处点的风速ω2；基于最大风能跟踪原理，根据风速ω2和永磁直驱风电机组参数计算其捕获的最大有功功率PPMSG；C2)根据步骤C1)获得的永磁直驱风电机组输出总的有功功率PPMSG和步骤A2)获得的故障期间电网电压Ug，基于下式约束条件，判断该运行情况下永磁直驱风电机组是否能输出大于电网导则最低无功电流要求；PPMSG≤(-2.25Ug4+4.05Ug3-0.613Ug2)12]]>C3)若满足C2)中的约束条件，则根据步骤C1)获得的永磁直驱风电机组输出总的有功功率PPMSG和步骤A2)获得的故障期间电网电压Ug计算永磁直驱风电机组的无功电流极限igqmax_P，并将其作为故障期间永磁直驱风电机组网侧变换器q轴电流给定值其无功电流极限计算公式如下所示：igqmax_P=(Igmax_P)2-(PPMSGUg)2]]>式中Igmax_P为永磁直驱风电机组网侧变换器允许运行的最大电流；若不满足C2)中的约束条件，则按照电网导则的最低无功电流要求IQ≥1.5(0.9‑Ug)IN，0.2pu≤Ug≤0.9pu作为故障期间永磁直驱风电机组网侧变换器q轴电流给定值C4)基于步骤C3)计算得到的永磁直驱风电机组网侧变换器q轴电流给定值再根据网侧变换器允许运行的最大电流Igmax_P计算d轴电流给定值，其计算公式如下所示：igd_P*=Igmax_P2-igq_P*2]]>C5)根据步骤C3)和步骤C4)计算得到的永磁直驱风电机组网侧变换器dq轴电流给定值，网侧变换器采用电流闭环矢量控制策略，其控制电压和直流量电压udc通过空间矢量调制产生网侧变换器PWM驱动信号，以实现向电网提供满足电网导则无功电流要求下的最大无功电流；(D)永磁直驱风电机组电机侧变换器的控制步骤为：D1)永磁直驱风电机组电机侧变换器采用矢量控制策略，其控制电压和直流量电压udc通过空间矢量调制产生电机侧变换器PWM驱动信号，以维持直流母线电压稳定。