[發明專利]一種兼容饋線自動化的DFIG自適應控制策略和協調方法

在審

• 申請號: 202210353492.7
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114597950A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 田鵬;李浪;沈仕巡;劉赟;黃薇;周克;馮華仲;潘峰
• 申請（專利權）人: 茅臺學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/16;H02J3/46
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 胡緒東

1.一種兼容饋線自動化的DFIG自適應控制策略和協調方法，其特征在于：該方法為：首先，基于虛擬同步機控制技術設置能無縫切換雙饋風機并網/孤島控制模式，并能創造遠方任意聯絡開關處同期條件的雙饋風機自適應控制方法；其次，在無網-源通信的條件下，設置使ACS控制的雙饋風機孤島通過任意聯絡開關處安全并網的協調方法，基于此，隔離開關跳閘隔離故障后，雙饋風機可無縫進入孤島模式并且穩定運行，同時創造遠方任意聯絡開關處的同期合閘條件；然后遠方聯絡開關同期合閘使雙饋風機孤島重新并網，雙饋風機在電網電壓支撐下恢復到故障前穩定狀態或者進入新穩態。

2.根據權利要求1所述的一種兼容饋線自動化的DFIG自適應控制策略和協調方法，其特征在于：雙饋風機自適應控制方法的風力機控制部分仍采用GE雙饋風機的基本控制結構，GSC采用基于PLL同步的矢量控制策略維持直流母線電壓穩定，針對控制方法的RSC控制，設置一組DFIG新型虛擬同步機控制結構，包括功率控制、阻尼控制、下垂控制、電壓控制和電流內環，功率控制模擬同步發電機的慣性響應特性，設1/(2H_As)為功率控制慣性環節和K_A為功率控制比例系數，其中，H_A為功率控制虛擬慣性時間常數；當實際的電磁功率輸出P_e與機械功率P_m出現不平衡時，將通過慣性環節和比例環節調節定子內電勢角頻率ω_si；定子內電勢角頻率ω_si經積分環節獲得定子內電勢控制相位θ_si，ω_b為基波角頻率，ω_b＝100π；轉子勵磁電流相位θ_Ir則直接由定子內電勢控制相位θ_si減去轉子位置角θ_m獲得，θ_m＝∫ω_mdt，ω_m為轉子電角速度，功率控制算法如下：

阻尼控制模擬同步發電機的機械阻尼以及阻尼繞組的作用，并網時對電網擾動引起的內頻率ω_si振蕩及功率振蕩進行抑制，而離網時相當于對孤島頻率進行直接跟蹤控制；阻尼功率P_D由定子內電勢角頻率ω_si與電網參考角頻率作差后經阻尼環節獲得，D_A為虛擬阻尼系數，阻尼控制算法如下：

下垂控制模擬同步電機有功與頻率的下垂特性，設m為下垂系數，ω_g為定子側反饋角頻率，功率給定參考值由風力機轉矩控制產生，ΔP為自動頻率調節器；并網時，由于下垂控制不起作用；離網時，ω_g＝ω_si，下垂控制與阻尼控制起到頻率調節器的作用；下垂控制算法如下：

電壓控制模擬同步發電機勵磁原理，相當于自動電壓調節器，由定子電壓幅值參考值與實際定子電壓幅值U_s作差后經典型PI控制器得到無功參考值與無功反饋值Q_e比較后經PI控制器獲得轉子勵磁電流幅值參考值設P_usa和I_usa分別為電壓控制的比例與積分系數，P_Q和I_Q分別為無功控制的比例與積分系數，并網時，因此電壓控制中僅無功控制部分起作用；離網時，電壓控制通過調節無功輸出維持電壓穩定；電壓控制算法如下：

電流內環設計為三相瞬時相電流分別獨立控制的方式，其中“r”上標表示轉子參考系下的量，“ref”上標表示參考值；轉子勵磁電流空間矢量參考值由功率控制、阻尼控制、下垂控制和電壓控制獲得的相位與幅值合成，將轉換到abc三相靜止坐標系得到三相轉子勵磁相電流參考值三相轉子勵磁電流參考值分別與對應的三相實際反饋轉子勵磁相電流作差后經G_QPR(s)控制環節得到對應的三相轉子勵磁相電壓G_QPR(s)表示準比例諧振控制器，其傳遞函數表示為：

式中，P_QPR為QPR比例系數，K_QPR為QPR諧振系數，ω_i為QPR諧振項帶寬，ω_r為轉差角頻率，據此，電流內環控制算法表示為：

式中，φ表示a，b，c三相。

3.根據權利要求1所述的一種兼容饋線自動化的DFIG自適應控制策略和協調方法，其特征在于：網-源無通信的協調方法為：首先，雙饋風機采用ACS控制；其次，在聯絡開關處STU配置檢同期裝置然后，聯絡開關的合閘條件設置為：在ACS控制下的雙饋風機孤島自動創造遠方同期條件的過程中，聯絡開關處STU在確認收到SFI報文并判斷故障不在聯絡線上后，通過檢同期裝置探測到同期合閘條件即立刻控制聯絡開關合閘，實現風機孤島同期并網，此時，聯絡開關合閘條件中的相位差設置為零，ACS控制的雙饋風機具備并網/孤島雙模式運行能力，雙饋風機將在聯絡開關合閘后自動適應孤島→并網的變化，恢復并網運行。