[發明專利]一種電壓源型雙饋風機功角穩定增強控制方法

在審

• 申請號: 202011159340.0
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112952896A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 洪敏;辛煥海;賴全怡;應有;黃林彬
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02P9/00;H02P21/00;H02P101/15
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種電壓源型雙饋風機功角穩定增強控制方法，其特征是，包括以下步驟：

S1，定義虛擬功角δ為d軸和電網電壓之間的夾角，并利用虛擬功角δ分析在電流不飽和和電流限幅工況下電壓源型DFIG功角的暫態穩定性；

S2，進行功角穩定增強控制，將電壓源型雙饋風機定子電壓的V_q分量作為P-f下垂環的非線性輔助分量，構造一個新的虛擬功角曲線。

2.根據權利要求1所述的一種電壓源型雙饋風機功角穩定增強控制方法，其特征是，所述步驟S1具體包括：

S101，穩態下虛擬功角其中為電網電壓，為DFIG定子電壓值，推導虛擬功角和P-f下垂環的關系式為：

其中δ為虛擬功角的導數，θ為P-f下垂控制決定的d軸相位，θ_g為電網電壓的相位，P₀和P_s分別為DFIG定子有功功率的給定值和輸出值；

S102，在電流不飽和工況下，電壓源型雙饋風機定子功率：

其中X_∑為線路等效阻抗，

DFIG的輸出電流隨著虛擬功角的增加而增大，當輸出電流達到I_max時，虛擬功角也達到電流不飽和工況下的最大值：

δ_max＝arcsin(P_m/P_um)

S103，在電流限幅工況下，電壓源型雙饋風機輸出功率：

P_s＝Re(UgI_max)＝I_maxUcosδ＝I_maxUsin(δ+90°)＝P_smsin(δ+90°)

其中P_sm＝I_maxU，在電流不飽和工況下，DFIG的定子電流隨著虛擬功角的增加而增大，當輸出電流達到I_max時，虛擬功角達到電流不飽和工況下的最大值：

δ_max＝arcsin(P_m/P_um)

其中P_m為該狀態下DFIG輸出功率的最大值：

當虛擬功角達到δ_max時，DFIG進入電流限幅工況，根據功角穩定分析，當P_m＞P₀時，系統能夠保持功角穩定。

3.根據權利要求2所述的一種電壓源型雙饋風機功角穩定增強控制方法，其特征是，所述步驟S1還包括在電網電壓跌落的大擾動下對電壓源型雙饋風機的暫態穩定性進行分析，具體包括：

S104，當電網電壓跌落值U′＜P₀/I_max：

此時P_sm＜P₀，虛擬功角將會一直增大直至失去穩定；考慮故障清除，存在一個臨界切除角δ′_CC＝arccos(P₀/P_sm)，當虛擬功角小于δ′_CC時清除故障，則DFIG能回到初始穩定狀態，當虛擬功角大于δ_C′_C時清除故障，則DFIG將會功角失穩；

S105，電網電壓跌落值U′＞P₀/I_max：

此時P_sm＞P₀，虛擬功角將一直減小至一個功角穩定點c′，功角穩定點在功角曲線坐標系的左半平面，考慮故障清除，虛擬功角將繼續減小至一個新的功角穩定點c，但由于不飽和曲線在右半平面，因此DFIG將無法恢復到初始穩定點，只能一直運行在飽和電流工況下新的穩定點。

4.根據權利要求2或3所述的一種電壓源型雙饋風機功角穩定增強控制方法，其特征是，所述步驟S2的新的虛擬功角曲線為：

其中K_AS是功角穩定增強系數，V_q為定子電壓的q周分量，當K_AS＝0時，功角穩定增強控制轉換為經典P-f下垂控制。