[發明專利]永磁直驅風電機組低電壓穿越時有功和無功協調控制方法

有效

• 申請號: 201210166079.6
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102664427A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 王毅;董淑恵;任亞釗;李和明
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

1.一種永磁直驅風電機組低電壓穿越時有功和無功協調控制方法，其特征是，它根據電網電壓幅值的變化對網側變流器采用兩種不同的控制策略：當電網電壓正常時，為有功優先的最大功率跟蹤控制模式，使風電機組最大限度地捕獲風能；當電網電壓超出正常范圍時，為無功優先控制模式，使注入電力系統的動態無功電流達到并網要求；對機側變流器則采用基于轉子儲能的直流電壓控制模式，利用永磁直驅風力發電機組自身轉速及動能的變化，緩解變流器直流側功率不平衡，穩定直流電壓。

2.根據權利要求1所述永磁直驅風電機組低電壓穿越時有功和無功協調控制方法，其特征是，網側與機側變流器的具體控制方法如下：

a．網側變流器控制模式

①?當風電場并網點電壓正常，即0.9＜V_g＜1.1，其中，V_g為風電場并網點電壓標幺值，網側變流器采用最大功率跟蹤控制策略，對永磁直驅風力發電機組進行有功控制：

發電機有功參考指令????????????????????????????????????????????????為：

，

式中，P_max為永磁直驅風電機組輸出有功功率限幅值，ω₀為永磁直驅風電機組的切入電角速度；ω₁為永磁直驅風電機組進入轉速恒定區時的電角速度；ω_max為永磁直驅風電機組角速度限幅值，ω_e為永磁直驅風電機組的電角速度，k_opt為最大功率跟蹤曲線的比例系數；

②?當電網出現故障，即V_g＜0.9或V_g＞1.1時，網側變流器為無功優先控制模式，為使動態無功電流達到大型風電場并網要求，在低電壓穿越過程中，利用下式計算每個風電場注入電力系統的動態無功電流：

?，

式中：I_N為風電場額定電流；?

利用下式計算網側變流器有功電流限流值：

式中：I_{g_max}為網側變流器最大限流值；

b．機側變流器控制模式

采用直流電壓控制模式：利用PI控制器根據直流母線電壓的偏差調節電機定子有功電流參考指令I_{s_q}^*，使風力發電機輸送到直流側的有功功率P_s與網側變流器輸出的有功功率P_g相等，進而將直流側功率的不平衡轉化為發電機機械功率P_m和電磁功率P_s的不平衡，即利用風機慣性儲能，將電容器充放電所引起的直流電壓波動轉化為發電機動能變化引起的轉速波動，以抑制直流母線電壓的波動。

3.根據權利要求1或2所述永磁直驅風電機組低電壓穿越時有功和無功協調控制方法，其特征是，在網側變流器的有功電流控制環節設置有功電流的上限值I_{g_dmax}和下限值I_{g_dmin}，將有功電流的取值范圍限制為I_{g_dmin}≤I≤I_{g_dmax}。