[發(fā)明專利]基于磁鏈控制的構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組自同步并網(wǎng)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210417738.2
• 申請(qǐng)日: 2022-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114678900A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝震;李喆;李夢(mèng)杰;張興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/46
• 分類號(hào): H02J3/46;H02J3/48;H02J3/50;H02P21/22;H02P21/05;H02P21/28;H02P21/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于磁鏈控制的構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組自同步并網(wǎng)方法，包括：1、采集雙饋風(fēng)機(jī)的定轉(zhuǎn)子電流電壓，結(jié)合坐標(biāo)變換，計(jì)算定子瞬時(shí)功率與dq軸磁鏈；2、計(jì)算風(fēng)機(jī)有功、無(wú)功指令與其輸出有功、無(wú)功功率的偏差，并分別輸入有功、無(wú)功控制器，獲得控制角θ_ref與幅值指令Ψ_ref，將θ_ref作為坐標(biāo)變換的輸入角度；3、將幅值指令Ψ_ref與d軸定子磁鏈的偏差、數(shù)值零與q軸定子磁鏈的偏差分別輸入定子磁鏈控制器，并將輸出疊加補(bǔ)償指令Δi_rd^*，得到轉(zhuǎn)子電流指令；5、將轉(zhuǎn)子電流指令與反饋的偏差輸入轉(zhuǎn)子電流控制器，得到轉(zhuǎn)子電壓指令，經(jīng)調(diào)制生成轉(zhuǎn)子側(cè)變流器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)支撐電網(wǎng)頻率/電壓，提升其弱電網(wǎng)穩(wěn)定裕度與抗干擾能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種優(yōu)化雙饋風(fēng)電機(jī)組弱電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行與主動(dòng)支撐能力的控制方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化不斷深入，風(fēng)能作為清潔可再生能源得到廣泛開(kāi)發(fā)與利用，在風(fēng)力發(fā)電建設(shè)中雙饋風(fēng)電機(jī)組由于低成本、高效率等優(yōu)勢(shì)應(yīng)用廣泛。然而在高比例風(fēng)電集中并網(wǎng)、升壓外送場(chǎng)景，較長(zhǎng)的輸電線路造就雙饋風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)點(diǎn)呈現(xiàn)高阻抗的弱電網(wǎng)特征，并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動(dòng)頻繁；同時(shí)基于電力電子接口的高比例風(fēng)電并網(wǎng)降低系統(tǒng)等效慣量，電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性降低。傳統(tǒng)雙饋風(fēng)電機(jī)組跟隨外界電網(wǎng)狀態(tài)運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)電壓/頻率支撐的能力不足，同時(shí)弱電網(wǎng)下雙饋風(fēng)電機(jī)組振蕩失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)增加，威脅風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定與電網(wǎng)電壓/頻率穩(wěn)定，雙饋風(fēng)電機(jī)組的弱電網(wǎng)穩(wěn)定性與主動(dòng)支撐能力亟待提升。

針對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制在主動(dòng)支撐以及弱電網(wǎng)穩(wěn)定性提升方面存在的難題，現(xiàn)有的解決方案是在雙饋風(fēng)電機(jī)組有功功率指令中引入與電網(wǎng)頻率變化率相關(guān)的附加有功指令，基于附加慣量控制降低電網(wǎng)頻率變化速率。然而弱電網(wǎng)下鎖相環(huán)頻率檢測(cè)受復(fù)雜干擾影響，必須對(duì)檢測(cè)電網(wǎng)頻率變化率進(jìn)行低通濾波，影響主動(dòng)支撐速度。此外，弱電網(wǎng)下雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子電流控制與鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)耦合加劇，機(jī)組小干擾振蕩風(fēng)險(xiǎn)增加，因此難以滿足主動(dòng)支撐速度與弱電網(wǎng)穩(wěn)定性兩方面的要求。為此，需要重新構(gòu)建弱電網(wǎng)穩(wěn)定性與主動(dòng)支撐能力兼?zhèn)涞碾p饋風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種基于磁鏈控制的構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組自同步并網(wǎng)方法，以期在保障雙饋風(fēng)電機(jī)組弱電網(wǎng)穩(wěn)定性的同時(shí)，削弱電網(wǎng)中諧波電壓與異常電壓波動(dòng)對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的干擾，使其能依據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓/頻率波動(dòng)自適應(yīng)輸出有功、無(wú)功功率，從而能優(yōu)化系統(tǒng)主動(dòng)支撐能力。

本發(fā)明為達(dá)到上述發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種基于磁鏈控制的構(gòu)網(wǎng)型雙饋風(fēng)電機(jī)組自同步并網(wǎng)方法的特點(diǎn)是應(yīng)用于由雙饋風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器所組成的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，并按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、采集雙饋風(fēng)機(jī)定子電流i_sa、i_sb、i_sc與定子電壓u_sa、u_sb、u_sc，將帶入式(1)所示的坐標(biāo)變換環(huán)節(jié)，獲得定子電流在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流分量i_sd、i_sq以及定子電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流分量u_sd、u_sq，并依據(jù)式(2)對(duì)上述直流分量進(jìn)行運(yùn)算，得到雙饋風(fēng)機(jī)定子側(cè)輸出的瞬時(shí)有功功率P_s與瞬時(shí)無(wú)功功率Q_s：

式(1)和式(2)中，θ為坐標(biāo)變換的定向角度，x_A、x_B、x_C代表雙饋風(fēng)機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓/電流，x_d、x_q代表定子電壓/電流在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流分量；