[發明專利]雙饋風機故障穿越的優化滅磁控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010435455.1
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111628684B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 丁磊;朱國防;高雪松;徐建建
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02P9/12
• 分類號: H02P9/12;H02J3/38;H02P21/22;H02P21/14;H02P101/15
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了雙饋風機故障穿越的優化滅磁控制方法及系統，建立DFIG簡化暫態分量數學模型；基于上述模型使滅磁控制所得到的轉子暫態電流與定子暫態磁鏈反相，并且兩者幅值符合預定比例關系；控制轉子暫態電流的幅值和相位，在限制轉子過電流的同時兼顧最快的暫態過程衰減速度。同時，降低暫態過程中通過RSC涌入直流母線的暫態功率，抑制直流母線過電壓。綜上所述，優化滅磁控制能夠準確地控制轉子暫態電流的幅值和相位，在限制轉子過電流的同時兼顧最快的暫態過程衰減速度。同時，優化滅磁控制也有效地降低了暫態過程中通過RSC涌入直流母線的暫態功率，有效抑制了直流母線過電壓。

技術領域

本發明屬于控制技術領域，尤其涉及雙饋風機故障穿越的優化滅磁控制方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨著風力發電行業的快速發展，風力發電機的裝機容量日益增加，對電網運行的影響越來越大，因此風機的安全運行受到越來越多的關注。在眾多的風機類型中，雙饋風機(DFIG)由于尺寸小和成本低等優點被廣泛應用。

DFIG的定子側直接連接到電網，電網故障擾動會給DFIG帶來巨大影響。當電網故障時，DFIG產生定子暫態磁鏈并在轉子繞組中感應出暫態電動勢，這可能導致轉子回路中的過電流以及直流母線的過電壓，威脅DFIG的安全運行。

在故障穿越期間，為確保雙饋風機的安全運行，有許多的軟硬件策略被提出：其中一種硬件策略是在轉子繞組中接入撬棒電路，在轉子繞組電流超過規定值以后投入撬棒電路，能夠有效保護轉子繞組；目前應用更為廣泛的硬件策略是在轉子過電流后閉鎖轉子側變換器(RSC)的IGBT，通過二極管進行不控整流，避免IGBT被過電流損壞，同時暫態功率通過二極管不控整流流入直流母線中引起直流母線電壓的上升，此時再通過直流斬波器(DCChopper)電路消耗掉直流母線電容中的多余能量抑制直流母線電壓的上升。這些硬件保護策略的投入都會使DFIG失去可控性，并且額外的硬件電路會使成本增加，但它們是面對電網嚴重故障時不可缺少的保護手段。

在面臨輕度電網故障或硬件保護策略退出后續問題時，滅磁控制是一種比較流行的軟件控制策略，這種控制策略試圖控制轉子暫態電流幅值與定子暫態磁鏈幅值成一定比例關系，同時讓轉子暫態電流與定子暫態磁鏈反相以加快暫態過程的衰減。然而，傳統滅磁控制的實際效果并不理想，無法有效控制轉子暫態電流的幅值和相位，無法達到預期目標。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供了雙饋風機故障穿越的優化滅磁控制方法，優化滅磁控制能夠準確地控制轉子暫態電流的幅值和相位，在限制轉子過電流的同時兼顧最快的暫態過程衰減速度。同時，優化滅磁控制也有效地降低了暫態過程中通過RSC涌入直流母線的暫態功率，有效抑制了直流母線過電壓。

為實現上述目的，本發明的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

雙饋風機故障穿越的優化滅磁控制方法，包括：

建立DFIG簡化暫態分量數學模型；

基于上述模型，使滅磁控制所得到的轉子暫態電流與定子暫態磁鏈反相，并且兩者的幅值符合預定的比例關系；

控制轉子暫態電流的幅值和相位，在限制轉子過電流的同時兼顧最快的暫態過程衰減速度，同時，降低暫態過程中通過RSC涌入直流母線的暫態功率，抑制直流母線過電壓。

進一步的技術方案，DFIG簡化暫態分量數學模型建立時：

對DFIG建立三階復數狀態空間方程模型，在電網電壓擾動后將其分解為描述工頻分量調整過程的狀態方程(GPT)和描述由電壓擾動引起的暫態衰減分量的狀態方程(ZTS)；

僅考慮主要暫態分量(MTC)，將三階狀態方程降階為一階狀態方程并對主要暫態分量進行求解。