[發明專利]一種基于斬波電路的雙饋風電系統高電壓穿越的控制方法

無效

• 申請號: 201310281164.1
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103427438A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 汪寧渤;張健;王多;薛安成;靳丹;霍建東;馬彥宏;畢天姝;韓旭衫;趙龍;路亮;馬明;丁坤
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;甘肅省電力公司;甘肅省電力公司風電技術中心;華北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

1.一種基于斬波電路的雙饋風電系統高電壓穿越的控制方法，其特征在于，主要包括：

a、通過雙饋型風力發電機的電壓磁鏈關系，建立風力發電轉子電壓和轉子電流的數學模型；

b、基于步驟a建立的數學模型，雙饋機組變換器直流側母線電壓分析。

2.根據權利要求1所述的基于斬波電路的雙饋風電系統高電壓穿越的控制方法，其特征在于，在步驟b之后，還包括：

c、建立仿真模型，仿真直流側投入斬波電路的控制方法，驗證所制定控制方法的有效性。

3.根據權利要求2所述的基于斬波電路的雙饋風電系統高電壓穿越的控制方法，其特征在于，所述步驟c具體包括：

在電力系統實時數字仿真器RTDS中建立仿真模型；

利用所搭建的仿真模型，仿真直流側投入斬波電路的控制方法，在雙饋型風力發電系統，高電壓穿越時的控制結果，驗證所制定控制方法的有效性；

基于上述仿真和驗證結果，當電網電壓上升導致直流母線電壓上升至一定的限值時，在直流側加入卸載電路，即通過直流側斬波電路消耗掉多余的能量。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的基于斬波電路的雙饋風電系統高電壓穿越的控制方法，其特征在于，所述步驟a具體包括：

根據雙饋風力發電機的定轉子電壓和磁鏈方程，得到：

；

令，得到：

；

其中：Ks=Lm/Ls,?Kr=Lm/Lr，將其代入雙饋風力發電機的定轉子電壓方程，得到：

???????(3)

令，此時，則穩態時轉子電壓為：

????(4)

假設在t0時刻電壓驟升則定子電壓為：

???????????????(5)

由于磁鏈不能突變，所以磁鏈表達式為：

?(6)

此時轉子電壓為：

(7)

令：

(8)

??(9)

由(8)得到：當時，取得最大值：

；

此時，由于磁鏈不能突變，即dir/dt=0，同時，由于轉子電阻和電感很小可以忽略，同時電阻遠小于轉子電感因此即使考慮電阻電感因此轉子電壓的最大值為：

；

穩態時轉子電壓值約為，令：

；

由于I=Vr/Rr，而故障前后轉子電阻和電感不變，因此：

；

根據對高電壓穿越能力的要求，p最大值為0.3，則當s=0.3，p=0.3時f取得最大值2，即故障后轉子電流小于2倍的穩態運行電流，此時轉子電流未超過轉子繞組能承受的上限，因此不需要采取保護措施；

當定子電壓升高至1.24倍的額定電壓時，不需要加入保護措施，當定子電壓升高至超過1.24倍的額定電壓時，則需要加入保護措施。

5.根據權利要求4所述的基于斬波電路的雙饋風電系統高電壓穿越的控制方法，其特征在于，所述雙饋風力發電機的定轉子電壓和磁鏈方程，分別為：

???????????(1)

???????????????????(2)。

6.根據權利要求1-3中任一項所述的基于斬波電路的雙饋風電系統高電壓穿越的控制方法，其特征在于，所述步驟b具體包括：

定子電壓的線電壓最大值為0.69*1.414=0.97566，若要保證其不通過反并聯二極管對直流母線電容反充電則需要滿足定子電壓上升倍數小于1.1*1.1/0.97566=1.24；即：

當定子電壓升高至1.24倍的額定電壓時，不需要加入保護措施；

當定子電壓升高至超過1.24倍的額定電壓時，則需要加入保護措施。