[發明專利]一種雙饋風力發電系統的電網低頻振蕩適應方法

有效

• 申請號: 201410542918.9
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104300556A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 徐其惠;蘇昭暉;曹貝貞;王波;劉江;辛旺;王昌壘;閔澤生;陳建國;蔣馳雷;李莉
• 申請（專利權）人: 四川東方電氣自動控制工程有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 徐進

技術領域

本發明涉及到兆瓦級風力發電變流器在低頻振蕩特殊電網下的運行和控制，保證風力發電機組在電網低頻振蕩時不脫網運行，有利于特殊情況下的電力系統穩定運行。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種雙饋風電機組電網低頻振蕩適應方法，對常規風電變流器控制系統進行重新建模，得到定子磁鏈變化時的雙饋風電變流器控制模型，并使用該模型進行風電變流器控制，達到雙饋風電機組電網低頻振蕩時連續運行而不脫網的目的。

一種雙饋風力發電系統的電網低頻振蕩適應方法，電網出現低頻振蕩時，對常規風電變流器控制系統進行重新建模，得到定子磁鏈變化時的雙饋風電變流器控制模型。

進一步的，所述控制模型的推導步驟如下：

a、基于定子電壓定向的雙饋感應發電機控制模型，正方向均按照電動機慣例選取，轉子量均折算到定子側，設d-q坐標系以同步速度旋轉且q軸超前于d軸，則電機電壓和磁鏈方程為：

?（1）

?????（2）

式中：R_s、R_r為定、轉子繞組等效電阻；L_s、L_r、L_m為定、轉子繞組自感及互感；u_sd、u_sq、u_rd、u_rq為d、q軸定、轉子電壓；i_sd、i_sq、i_rd、i_rq為d、q軸定、轉子電流；ψ_sd、ψ_sq、ψ_rd、ψ_rq為d、q軸定、轉子磁鏈；ω₁、ω_s為同步角速度和轉差角速度；p為微分算子；

b、采用發電機定子電壓定向控制，將定子電壓綜合矢量定向在d軸上，則有：

　???（3）　

式中U_s表示定子電壓綜合矢量的幅值，這時d軸的位置就是定子電壓綜合矢量的位置；將檢測到的定子三相電壓經過3/2坐標變換，得到靜止兩相坐標系下的定子電壓u_sα、u_sβ，可計算出定子電壓矢量的位置，由此得到d軸的位置θ₁；

c、將電流傳感器檢測到的定子電流和轉子電流經過坐標變換，得到旋轉坐標系下的dq軸分量，通過式（2）計算可得定子磁鏈ψ_sd、ψ_sq；

d、忽略電機定子電阻，結合式（1）、（2）、（3），考慮發電機定子磁鏈變化，推導出雙饋風電變流器轉子側的控制電壓方程如下：

??（4）

e、在雙饋風電變流器轉子側最大輸出控制電壓下，將d步驟得到的控制電壓加入到雙饋風電變流器，通過雙饋風電變流器PWM調制的方式輸出控制，以達到適應電網低頻振蕩的目的。

進一步的，還包括chopper裝置，所述chopper裝置為安裝在雙饋風電變流器中的直流母線側的卸荷裝置，在母線電壓過高時通過直流側chopper裝置進行卸荷，從而避免觸發母線電壓保護而停機。

本發明所產生的有益效果是：

1、采用本發明的雙饋風電變流器模型進行控制，較好適應電網低頻振蕩，避免風機主控系統“電網相位角偏差過大”或者風電變流器系統“過流或母線過壓”而脫網停機。