[发明专利]无刷双馈风力发电机不对称电压故障磁链跟踪低电压穿越方法

摘要

一种无刷双馈风力发电机不对称电压故障磁链跟踪低电压穿越方法是当电网故障引起无刷双馈风力发电机并网点相对相短路、相对相对地短路和单相对地短路三种不对称故障情况下的磁链跟踪控制的低电压穿越方法，尤其是将PI‑R控制器作为无刷双馈风力发电机控制绕组磁链矢量幅值跟踪控制器的构建，无刷双馈风力发电机不对称电压故障磁链跟踪低电压穿越运行状态的控制装置及系统的构建，解决了笼型转子无刷双馈风力发电机用软件控制方法实现不对称低电压穿越的问题，并具有低电压穿越转矩脉动小，减小了机组传动链压力，系统结构简单，成本低廉；在一定的条件下单相对地短路故障情况下可向电网注入无功电流从而支撑电网电压。

主权项

一种无刷双馈风力发电机不对称电压故障磁链跟踪低电压穿越方法，所述方法是当电网故障引起无刷双馈风力发电机并网点相对相短路、相对相对地短路和单相对地短路三种不对称故障情况下的磁链跟踪控制低电压穿越控制方法，具体穿越方法是按下列步骤进行的：(1)确定无刷双馈风力发电机并网点相对相短路、相对相对地短路和单相对地短路三种不对称故障情况下功率绕组磁链矢量幅值中交流分量的频率，将PI‑R控制器作为无刷双馈风力发电机控制绕组磁链矢量的幅值跟踪控制器，实现对功率绕组磁链矢量中交流分量的快速准确跟踪；(2)构建无刷双馈风力发电机不对称电压故障磁链跟踪低电压穿越运行状态的控制装置及系统，包括无刷双馈风力发电机间接功率控制装置及系统、无刷双馈风力发电机对称电压故障磁链跟踪低电压穿越装置以及PI‑R控制器，实现不对称低电压穿越；所述无刷双馈风力发电机对称电压故障磁链跟踪低电压穿越装置是在无刷双馈风力发电机间接功率控制装置的基础上添加控制绕组磁链矢量相位跟踪控制器PI2、幅值跟踪控制器PI5、磁链跟踪系数9、运行状态装换开关17及运行状态装换开关18；所述PI‑R控制器是将磁链跟踪系数KT和功率绕组磁链幅值的乘积作为控制绕组磁链矢量的幅值的给定值的幅值作为反馈值，给定值与反馈值比较之后，将其输出输入控制绕组磁链幅值跟踪控制器PI‑R，经过PI‑R得到控制绕组磁链幅值增量ks；(3)实现低电压控制穿越方法按下列步骤进行：1)笼型转子无刷双馈风力发电机通过并网开关4与电网15并网运行；2)在三相静止坐标系下分别观测控制绕组和功率绕组电压、电流的A相和B相分量uac、ubc、uap、ubp、iac、ibc、iap和ibp，对上述物理量通过3/2变换器6进行坐标变换，得到控制绕组和功率绕组各自αβ静止坐标系下的电压和电流uαc、uβc、uαp、uβp、iαc、iβc、iαp和iβp；3)利用uαc、uβc、iαc和iβc以及uαc、uβc、iαc和iβc通过控制绕组磁链和功率绕组磁链计算控制绕组磁链分量ψαc、ψβc和功率绕组磁链分量ψαp、ψβp，根据ψαc、ψβc和ψαp、ψβp计算控制绕组磁链矢量幅值和控制绕组磁链矢量幅值4)故障发生后，通过控制绕组磁链静态相位增量计算5得到控制绕组静态相位增量ΔXst，通过相位跟踪控制器PI2得到控制绕组磁链动态相位增量ΔXd，二者之和即下一个采样周期Tpwm内的控制绕组磁链相位增量ΔXc；5)故障发生以后，磁链跟踪系数KT和功率绕组磁链幅值的乘积和控制绕组磁链幅值通过幅值跟踪控制器PI‑R得到控制绕组磁链幅值增量ks；6)利用控制绕组磁链分量ψαc、ψβc、控制绕组磁链幅值增量ks和控制绕组磁链相位增量ΔXc通过控制绕组磁链增量计算10得到控制绕组磁链增量Δψαc、Δψβc；7)利用控制绕组磁链增量Δψαc和Δψβc，通过控制绕组电压uαc和uβc计算11得到下一个周期Tpwm内所需的电压矢量uαc和uβc；8)SVPWM发生器12根据uαc和uβc生成调制信号，并通过变流器13控制无刷双馈风力发电机3的控制绕组CW。