[发明专利]一种通过调制和母线下垂实现双馈风机低电压穿越的方法

摘要

本发明公开了一种通过调制和母线下垂实现双馈风机低电压穿越的方法。该方法在并网点电压跌落至0.9倍标称值及以下时，优先通过对网侧变流器母线电压的下垂控制，提升线性调制模式下转子侧变流器的输出电压；当严重跌落故障引发转子绕组感生电压超过RSC的线性调制控制范围时，通过网侧母线电压下垂控制和RSC非线性调制相结合的策略，进一步提升RSC的输出电压，以增强对转子绕组过电压的控制能力。采用本发明的控制方法，可以有效减少转子侧撬棒电阻动作的范围和频率，更好地满足电网规范对并网风电机组故障穿越运行能力的要求。

主权项

1.一种通过调制和母线下垂实现双馈风机低电压穿越的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)实时检测双馈风机并网点电压u_pcc、转子电流幅值I_r和转子转速ω_r。(2)当检测到并网点电压u_pcc≤0.9U_{pcc_N}时，令双馈风机切换至低电压穿越运行模式，否则，令双馈风机处于正常运行模式；其中U_{pcc_N}为并网点电压标称值。所述正常运行模式下双馈风机的网侧变流器、转子侧变流器的控制设计为：网侧变流器采用传统的电压电流双闭环矢量控制，其直流母线电压指令V_{dc_ref}＝U_{dc_ref}，其中U_{dc_ref}为直流母线电压的常设值；且转子侧变流器采用功率电流双闭环矢量控制，其调制采用空间矢量脉宽调制的线性调制区，即调制比m∈(0,0.907]，记为线性调制模式。所述低电压穿越运行模式下双馈风机的网侧变流器、转子侧变流器的控制设计如下：(2.1)估算待控转子电压的幅值U_r：其中，U_pcc0代表电网故障发生前双馈风机并网点电压的幅值；L_s为定子绕组的全自感，L_s＝L_m+L_σs，L_m、L_σs分别为定子绕组与转子绕组之间的互感和定子漏感；D为双馈风机并网点电压的剩余程度，D＝u_pcc/U_{pcc_N}；t₀为故障发生时刻；τ＝L_s/R_s，τ为定子绕组时间常数，R_s表示转子电阻；表示并网点电压u_pcc的初始相位；ω₁表示双馈风机并网点电压u_pcc的角转速；s为转差率，(2.2)取步骤(2.1)待控转子电压的幅值U_r最大值，得到待控转子电压的峰值U_rmax：(2.3)根据步骤(2.2)获得的待控转子电压的峰值U_rmax设定直流母线电压控制方式和转子侧变流器的调制模式，包括以下子步骤：(2.3.1)计算网侧变流器采用传统的电压电流双闭环矢量控制，且转子侧变流器采用线性调制模式时转子侧变流器输出相电压的峰值U_RSCmax1：(2.3.2)计算网侧变流器采用母线电压下垂控制，且转子侧变流器采用线性调制模式时，转子侧变流器输出相电压的峰值U_RSCmax2：其中，k为直流母线电压的下垂系数；(2.3.3)计算网侧变流器采用母线电压下垂控制，且转子侧变流器采用非线性调制模式时，转子侧变流器输出相电压的峰值U_RSCmax3：所述非线性调制模式为转子侧变流器调制采用空间矢量调制的过调制区，调制比m∈(0.907,0.951]；(2.3.4)根据步骤(2.2)得到的待控转子电压的峰值U_rmax的归属范围，确定网侧变流器、转子侧变流器的控制设计：(a)当U_RSCmax1＜U_rmax≤U_RSCmax2时，网侧变流器采用母线电压下垂控制，直流母线电压指令V_{dc_ref}设置为V_{dc_ref}＝{1+k·(1‑D)}U_{dc_ref}                      (6)且转子侧变流器采用线性调制模式；(b)当U_RSCmax2＜U_rmax≤U_RSCmax3时，网侧变流器采用母线电压下垂控制，直流母线电压指令V_{dc_ref}设置同式(6)，且转子侧变流器采用非线性调制模式；(c)当U_rmax＞U_RSCmax3时，网侧变流器、转子侧变流器的控制设计与步骤(b)相同，但需判断转子侧变流器是否过流，包括以下两种情况：(c1)如过流条件不存在，转子侧变流器控制双馈风机按照风电并网规范要求向故障电网注入无功电流；(c2)如过流条件存在，则闭锁转子侧变流器脉冲，同时启动转子侧撬棒电阻硬件保护，待过流条件消失后，重启转子侧变流器，闭锁转子侧撬棒电阻，转子侧变流器控制双馈风机按照风电并网规范要求向电网注入无功电流。