[發(fā)明專利]高電壓穿越工況下雙饋風(fēng)電機組的控制方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210396150.3
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114725949A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王耀函;張揚帆;宋鵬;劉輝;吳林林;劉京波;楊偉新
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/38
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 董驍毅;崔博

本申請?zhí)峁┮环N高電壓穿越工況下雙饋風(fēng)電機組的控制方法及裝置，包括：根據(jù)電網(wǎng)的相電壓矢量、雙饋風(fēng)電機組的網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電流矢量及網(wǎng)側(cè)變流器的濾波電感值確定網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電壓矢量；根據(jù)網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電流矢量及相電壓矢量確定網(wǎng)側(cè)變流器出口的直流母線電壓值、網(wǎng)側(cè)變流器出口的無功電流值及雙饋風(fēng)電機組的安全工作區(qū)；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的直流母線電壓值的控制速率與無功電流值的控制速率的比值在安全工作區(qū)內(nèi)確定雙饋風(fēng)電機組從當(dāng)前運行參數(shù)值調(diào)整至目標(biāo)運行參數(shù)值的最優(yōu)行進路徑，以將當(dāng)前運行參數(shù)值調(diào)整至目標(biāo)運行參數(shù)值。本申請能確定風(fēng)電機組的高穿穩(wěn)態(tài)工作點，并將當(dāng)前運行參數(shù)值調(diào)整至利于機組穩(wěn)定控制的高穿穩(wěn)態(tài)工作點。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體是一種高電壓穿越工況下雙饋風(fēng)電機組的控制方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，其并網(wǎng)裝機容量也不斷增加，在電網(wǎng)故障條件下，其運行與控制策略已直接影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。與電網(wǎng)電壓跌落相對應(yīng)，電網(wǎng)電壓驟升也是一種常見的電網(wǎng)故障。造成電網(wǎng)電壓抬升的原因很多，其中一種常見原因是電網(wǎng)無功功率過剩。電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時，無功補償設(shè)備會發(fā)出無功功率，在電網(wǎng)電壓恢復(fù)過程中可能因為所投入的電容補償器不能及時退出而引發(fā)電網(wǎng)電壓的驟升。

針對電網(wǎng)電壓驟升的問題，行業(yè)內(nèi)對風(fēng)電機組提出了高電壓穿越工況下的運行要求，即在電網(wǎng)電壓驟升至1.3倍標(biāo)稱值以內(nèi)時，不僅要求其能夠并網(wǎng)運行一段時間，還要求其能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進行一定的動態(tài)無功支撐，在電網(wǎng)故障解除后能夠迅速恢復(fù)到正常狀態(tài)。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，現(xiàn)有技術(shù)至少存在如下問題：

現(xiàn)有技術(shù)一：引入了諧振控制器作為PI控制器的補充，采用這種新穎的PI-R控制器能夠有效抑制驟升故障下的轉(zhuǎn)子電流沖擊。

現(xiàn)有技術(shù)二：提出了基于變阻尼的轉(zhuǎn)子勵磁控制策略，縮短了電網(wǎng)電壓驟升時的轉(zhuǎn)子振蕩過程，一定程度上提高了系統(tǒng)的高電壓穿越性能。

然而，上述方法均未充分考慮到電網(wǎng)電壓驟升所帶來的風(fēng)電機組內(nèi)部變流器網(wǎng)側(cè)控制裕度下降的問題。若變流器網(wǎng)側(cè)失控，則會導(dǎo)致能量由電網(wǎng)倒灌進入逆變器，進而引發(fā)直流側(cè)過壓或過流，對電網(wǎng)運行造成威脅。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本申請?zhí)峁┮环N高電壓穿越工況下雙饋風(fēng)電機組的控制方法及裝置，能夠確定風(fēng)電機組的高穿穩(wěn)態(tài)工作點及相應(yīng)的行進路徑，以使當(dāng)前運行參數(shù)值調(diào)整至高穿穩(wěn)態(tài)工作點。

為解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮韵录夹g(shù)方案：

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N高電壓穿越工況下雙饋風(fēng)電機組的控制方法，包括：

根據(jù)電網(wǎng)的相電壓矢量、雙饋風(fēng)電機組的網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電流矢量及所述網(wǎng)側(cè)變流器的濾波電感值確定所述網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電壓矢量；

根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電流矢量及相電壓矢量確定在高電壓穿越期間所述網(wǎng)側(cè)變流器出口的直流母線電壓值、所述網(wǎng)側(cè)變流器出口的無功電流值及所述雙饋風(fēng)電機組的安全工作區(qū)；

根據(jù)預(yù)先設(shè)定的所述直流母線電壓值的控制速率與所述無功電流值的控制速率的比值在所述安全工作區(qū)內(nèi)確定所述雙饋風(fēng)電機組從當(dāng)前運行參數(shù)值調(diào)整至目標(biāo)運行參數(shù)值的最優(yōu)行進路徑，以將所述當(dāng)前運行參數(shù)值調(diào)整至所述目標(biāo)運行參數(shù)值。

進一步地，所述的高電壓穿越工況下雙饋風(fēng)電機組的控制方法，還包括：

根據(jù)所述雙饋風(fēng)電機組的三相瞬時相電壓幅值的最大值及所述網(wǎng)側(cè)變流器出口的三相瞬時相電壓幅值的最大值調(diào)整所述直流母線電壓值及所述無功電流值。

進一步地，所述網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電壓矢量包括：d軸相電壓矢量及q軸相電壓矢量；所述根據(jù)電網(wǎng)的相電壓矢量、雙饋風(fēng)電機組的網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電流矢量及所述網(wǎng)側(cè)變流器的濾波電感值確定所述網(wǎng)側(cè)變流器出口的相電壓矢量，包括：