[发明专利]低电压故障穿越过程中DFIG无功功率补偿的控制方法

摘要

本发明涉及风力发电领域，具体为低电压故障穿越过程中DFIG无功功率补偿的控制方法，包括电网电压检测和DFIG控制策略的切换。通过对电网电压的实时检测，在判断电压发生跌落故障时，将DFIG转子侧变流器的单位功率因数控制策略切换到无功功率输出的控制策略，从而对电网电压提供无功功率支持以助电网电压恢复。本发明所述方法无需增加额外的无功补偿装置，利用机组自身控制策略的切换，在故障期间调节定子侧无功功率的输出支持，从而向电网提供无功电流，以改善电网电压的跌落程度，增强整个风力发电系统的低电压故障穿越能力。

主权项

1.低电压故障穿越过程中DFIG无功功率补偿的控制方法，其特征在于包括以下步骤：S1：检测电网电压，并对检测的电网电压进行判断；S2：当电网电压大于等于额定电压的0.9pu且小于1.0pu时，判断为电网电压正常，此时设定无功功率参考值Q_ref1＝0，DFIG转子侧变流器保持正常运行时的单位功率因数运行；S3：当电网电压小于0.9pu且大于0pu，判断为电压故障，DFIG转子侧变流器输出无功功率，设定无功功率参考值Q_ref2，此时无功功率参考值Q_ref2按照DFIG低电压故障的测试要求及无功功率限幅设置进行给定，无功功率参考值Q_ref2通过以下步骤计算：S31：按测试要求DFIG向电网提供的无功电流表述为：I_q＝1.5(0.9‑U_g/U_N)I_qN 0.2≤U_g≤0.9；其中U_g为电网电压的幅值，U_N为电网额定电压，I_qN为额定运行状态下定子侧能够发出的无功电流；S32：故障期间，要求DFIG定子侧输出的无功功率表示为：其中，Q_N为DFIG定子侧输出的无功功率额定值；S33：以电网电压定向，转子变流器的电流dq分量为其中，i_rd，i_rq分别为转子变流器的电流dq分量；P_s、Q_s分别为DFIG定子侧发出的有功功率和无功功率；L_s、L_m为定子绕组电感和定转子绕组间的互感，ω₁为同步角速度；S34：定子侧发出的有功功率P_s和无功功率Q_s受到转子电流的限制表示为：其中，i_rmax为故障期间转子的最大故障电流；整理得到其中，X_s＝ω₁L_s，X_m＝ω₁L_m；S35：风速给定情形下，定子侧发出的有功功率P_s一定，定子侧发出的无功功率Q_s范围为：Q_smin≤Q_s≤Q_smax，其中Q_smin为定子侧能够发出的无功功率最小值，Q_smax为定子侧能够发出的无功功率最大值，所述无功功率最大值Q_smax对应定子侧的最大输出无功电流为：S36：无功限幅设置为：当I_q≥I_sqmax，无功功率参考值Q_ref2给定为Q_smax；当I_q<I_sqmax，无功功率参考值Q_ref2给定为Q_q；S4：给定的不同无功功率参考值Q_ref1或Q_ref2经PI调节器的作用后，得到能够独立调节定子侧无功功率输出的转子电压分量u_rq，完成对定子侧输出无功功率的有效控制，从而对故障过程中的电网电压进行恢复性调节。