[發(fā)明專利]一種電壓源型風(fēng)電機(jī)組調(diào)頻調(diào)壓控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010590432.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111864764B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 應(yīng)有;法拉蒂爾;張曉樂;楊靖;孫勇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)電股份有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/30;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種電壓源型風(fēng)電機(jī)組調(diào)頻調(diào)壓控制系統(tǒng)，其特征是：包括風(fēng)電機(jī)組和飛輪儲能單元，所述飛輪儲能單元包括依次相連的飛輪、電機(jī)和電機(jī)變頻器，風(fēng)電機(jī)組定子側(cè)與電機(jī)變頻器電氣相連，飛輪儲能單元與風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)側(cè)變流器電氣相連，所述風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子依次通過轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)電氣相連，所述轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制端與轉(zhuǎn)子側(cè)SVPWM發(fā)生器輸出端相連，轉(zhuǎn)子側(cè)SVPWM發(fā)生器輸入端依次與電流控制環(huán)和電壓控制環(huán)相連，所述電機(jī)變頻器控制端與電機(jī)SVPWM發(fā)生器輸出端相連，電機(jī)SVPWM發(fā)生器輸入端與電機(jī)變頻器電流控制環(huán)相連,風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)變流器用于控制風(fēng)電機(jī)組定子側(cè)功率輸出，與飛輪儲能單元的功率輸出控制解耦。

2.一種電壓源型風(fēng)電機(jī)組調(diào)頻調(diào)壓控制方法，采用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是：包括以下步驟：

S1:初始化控制器；

S2:計算相關(guān)系數(shù)；

相關(guān)系數(shù)包括風(fēng)電機(jī)組有功波動系數(shù)和飛輪儲能單元有功波動系數(shù)；

所述風(fēng)電機(jī)組有功波動系數(shù)和飛輪儲能單元有功波動系數(shù)表達(dá)式為：

其中，S_w和S_F分別為電壓源型風(fēng)電機(jī)組和飛輪儲能單元有功波動系數(shù)，其中表示電壓源型風(fēng)電機(jī)組有功出力變化時對并網(wǎng)點頻率的影響，表示飛輪儲能單元有功出力變化時對并網(wǎng)點頻率的影響；

S3:計算風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)時所需無功給定和有功給定；

所述步驟S3包括：

S31:檢測風(fēng)電機(jī)組是否并網(wǎng)，若是，則進(jìn)入步驟S32；若否，則結(jié)束；

S32:測量并網(wǎng)點電壓、電流，計算并網(wǎng)點頻率和電壓偏差；

S33:計算所需的有功給定

P_wref＝P′_wref+S_wΔP

P_Fref＝P′_Fref+S_FΔP

其中，P_wref為風(fēng)電機(jī)組的有功給定，P′_wref的初始值為預(yù)設(shè)值，P_Fref為飛輪儲能單元的有功給定，P′_Fref的初始值為預(yù)設(shè)值；

S34:計算總的無功給定

ΔQ_總＝(ΔU-S_PU(ΔP_w+ΔP_F))/S_QU

其中，ΔU為并網(wǎng)點電壓偏差；

S35:確定風(fēng)電機(jī)組無功給定和飛輪儲能系統(tǒng)的無功給定；

S351：判斷風(fēng)電機(jī)組無功給定Q_wref與總的無功給定ΔQ_總之和是否大于風(fēng)電機(jī)組最大輸出無功功率Q_wmax，若是，則進(jìn)入步驟S352；若否，則風(fēng)電機(jī)組無功給定

Q_wref＝Q′_wref+ΔQ_總

其中PF為風(fēng)電機(jī)組給定的功率因數(shù)，P_w為風(fēng)電機(jī)組輸出實際有功功率,Q′_wref的初始值為預(yù)設(shè)值；

S352：令風(fēng)電機(jī)組無功給定Q_wref＝Q_wmax；

S353：判斷飛輪儲能系統(tǒng)無功給定Q_Fref與飛輪儲能系統(tǒng)應(yīng)設(shè)無功給定ΔQ_F之和是否大于飛輪儲能單元最大輸出無功功率Q_Fmax，若是，則Q_Fref＝Q_Fmax；若否，則Q_Fref＝Q′_Fref+Q_Fmax；其中S_F為電機(jī)的額定容量，P_F為電機(jī)輸出的瞬時有功，Q′_Fref的初始值為預(yù)設(shè)值；

S36:回退至步驟S31；

S4:對風(fēng)電機(jī)組和飛輪儲能單元進(jìn)行有功出力和無功出力的分配；

所述步驟S4包括：

S401:獲取定子坐標(biāo)變換角度

θ₀＝∫(ω_grid-k_w(P_wref-P_w))

其中，ω_grid為鎖相環(huán)輸出的電網(wǎng)頻率，k_w為風(fēng)電機(jī)組的頻率-有功下垂系數(shù)；

S402:獲取定子有功功率P_s和無功功率Q_s

其中，i_sabc，u_sabc分別為定子電流和定子電壓abc分量，u_sd，u_sq分別為定子電壓dq分量，i_sd，i_sq分別為定子電流dq分量；

S403：令P_w＝P_s，Q_w＝Q_s，P_w返回至步驟S401，同時根據(jù)Q_w計算定子電壓參考值V_sref

V_sref＝V_b-k_q(Q_wref-Q_w)

其中，V_b＝1為電網(wǎng)額定電壓幅值，k_q為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電壓-無功下垂系數(shù)；

S404：得到電壓控制環(huán)的表達(dá)式為：

電流控制環(huán)的表達(dá)式為：

其中，V_sd和V_sq為定子電壓的dq分量，k_sdi為定子有功調(diào)節(jié)積分系數(shù)，k_sdp為定子有功調(diào)節(jié)比例系數(shù)，k_sqi為定子無功調(diào)節(jié)積分系數(shù)，k_sqp為定子無功調(diào)節(jié)比例系數(shù)，i_rd和i_rq為轉(zhuǎn)子電流的dq分量，k_rdi為轉(zhuǎn)子有功調(diào)節(jié)積分系數(shù)，k_rdp為轉(zhuǎn)子有功調(diào)節(jié)比例系數(shù)，k_rqi為轉(zhuǎn)子無功調(diào)節(jié)積分系數(shù)，k_rqp為轉(zhuǎn)子無功調(diào)節(jié)比例系數(shù)，s為拉普拉斯算子。