[發明專利]一種基于直流母線電壓控制的雙饋風機軸系扭振抑制方法

有效

• 申請號: 201710429112.2
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107017647B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 姚駿;李嘉偉;王雪微;曾欣
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02P9/00;H02P101/15
• 代理公司: 50212 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 李海華

本發明公開了一種基于直流母線電壓控制的雙饋感應風電機組軸系扭振抑制方法，包括下述步驟：通過安裝在風輪軸系和發電機軸系尾部的轉速傳感器產生轉速脈沖，通過對轉速脈沖信號進行解調，獲得風輪與發電機電角速度的瞬時扭轉角速度差；將獲得的扭轉角速度差輸入到附加軸系阻尼控制器中，并將附加軸系阻尼控制器輸出T_damp限幅后疊加在雙饋感應風電機組網側變換器直流母線電壓控制環節。本發明利用直流母線電壓V_dc與DFIG電磁轉矩T_e及系統有功功率P_g之間的耦合關系，通過對網側變換器直流電壓控制環節附加軸系扭振抑制策略，以實現對DFIG風電系統軸系扭振的抑制，從而提高系統軸系動態穩定性。

技術領域

本發明涉及機組軸系扭振抑制，具體而言，涉及一種基于直流母線電壓控制的雙饋感應風電機組軸系扭振抑制方法，屬于風力發電技術領域。

背景技術

雙饋感應發電機(doubly fed induction generator，DFIG)型風電系統由于具備運行轉速范圍寬、勵磁變換裝置容量小和能夠實現功率解耦調節等特點，其已成為目前大型風電場所采用的主流發電機組類型，而隨著風電并網裝機容量不斷增長，電網受DFIG風電系統的影響程度逐漸加深。當受到風速突變或電網故障等外界擾動時，DFIG風電系統將表現出傳動軸系的振蕩，進而引起其輸出功率的振蕩，這將可能導致DFIG風電系統軸系損毀，同時導致與該風電系統強耦合的電力網絡產生低頻振蕩，不利于含DFIG風電系統并網的電力系統穩定運行。

對于含DFIG風電系統并網的電力網絡，設計其動態穩定特性控制方案時，主要從電網和風電系統自身兩個角度考慮并進行設計和實施，以實現含風電并網的電力系統經濟、穩定、安全運行。然而，由于風電系統所接電網電氣特性不同，DFIG風電系統對電網動態穩定性的影響規律亦不同，當對電網采取附加阻尼控制策略時，可能改善原系統的特征根分布特性，引入新的振蕩模式。因此，對雙饋風電機組本身附加阻尼控制策略是實現機組軸系扭振抑制的最終措施。

目前，基于雙饋感應風電系統自身阻尼控制的軸系扭振抑制策略已有一些解決方案，如已公開的下列文獻：

[1]張琛，李征，蔡旭，高強，汪寧勃.雙饋風電機組軸系扭振的穩定與控制[J].電工技術學報，2015，30(10)：301-310.

[2]Fariba Fatceh，Warren N.White，and DonGruenbacher.Mitigation oftorsional vibration vibrations in the drivetrain of DFIG-based grid-connectedwind turbine[C]//Proc.IEEE Energy Conversion Congress and Exposition(ECCE).Montreal，Canada：IEEE，2015，4159-4164.

[3]王立新，程林，孫元章，楊曉東，林毅.補償雙饋風電機組電磁轉矩-轉速閉環相位之后特性的傳動軸系統阻尼控制[J].電網技術，2014，38(12)：3333-3340.

分析以上文獻可知，目前基于雙饋風電場系統自身阻尼控制策略均附加于轉矩/功率控制環節。然而，隨著風電并網要求的逐漸提高，越來越多附加控制策略被施加于DFIG轉子側變換器功率控制環節中，這些控制策略相互作用影響，可能導致系統轉子側變換器運行控制能力降低，削弱風電系統阻尼，甚至引發新的振蕩模態。

發明內容