[發明專利]適用于雙饋風電場低電壓穿越期間最大有功功率輸出的控制方法

在審

• 申請號: 202310208365.2
• 申請日: 2023-03-07
• 公開（公告）號: CN116131368A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 李博通;鄭丁川;李斌;陳曉龍;焦新茹;李佳寧
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/38;H02J3/16
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 霍慧慧

本發明涉及一種適用于雙饋風電場低電壓穿越期間最大有功功率輸出的控制方法，包括如下步驟：S1、確定風電場低電壓穿越時對無功電流的注入要求；S2、根據風電場是否配置無功補償裝置，確定無功電流輸出方式；S3、轉子側變流器d軸電流isubgt;rd_LVRT/subgt;參考值優化；S4、網側變流器d軸電流isubgt;gd_LVRT/subgt;參考值優化。本發明提出的無功電流分配策略，綜合考慮當前風電場是否配備無功補償裝置，使得雙饋風電場在滿足國標GB/T19963.1?2021無功電流支撐的基礎上，有能力輸出更多有功功率，能夠減緩轉子轉速上升速率，減小電網功率缺失，延長低電壓穿越運行時間，提高風電場低壓穿越運行能力。

技術領域

本發明屬于電氣技術風電系統技術領域，具體涉及一種適用于雙饋風電場低電壓穿越期間最大有功功率輸出的控制方法。

背景技術

雙饋風機是我國陸上風電場的主流風機之一，其變流器容量僅為發電機額定容量的30％，制造成本低，經濟性好。然而雙饋風機定子直接與電網相連，對電網電壓的跌落十分敏感，在外部電網故障時定子磁鏈會產生較大的暫態分量，受其影響DFIG轉子側將產生嚴重的過電壓和過電流。如果不采取保護措施，將會造成變流器損壞和風電機組脫網的嚴重后果，直接影響電力系統的安全穩定運行。我國最新的GB/T?19963.1-2021標準中要求風電場要具有低電壓穿越能力，即在電壓跌落期間風電機組能夠保持不脫網連續運行一段時間，同時在此期間向電網注入無功電流以支持電網電壓恢復。

目前雙饋風電場已有的低電壓穿越保護主要有如下方案：

1：傳統撬棒保護方案：撬棒保護電路會在并網點電壓跌落時投入，待故障清除后再切除。這種方案能夠維持風機內部電氣量不越限以完成故障穿越，但在撬棒保護投入期間變流器無法對雙饋風機進行有效控制，雙饋風機將處于異步運行狀態，從電網吸收大量無功，進一步加劇電壓跌落程度。

2：網側變流器提供無功支撐方案：這種方案是在撬棒保護投入期間利用網側變流器向電網提供無功支撐，然而網側變流器容量較小，這種方案不能滿足在電壓跌落深度較大場景的無功需求。

3：定子提供無功支撐方案：這種方案是在撬棒保護投入40ms后切除撬棒電路并重啟轉子側變流器，通過切換轉子側變流器電流環參考值控制定子向電網提供無功電流支撐的方案，這種方式未充分利用雙饋風機無功支撐能力，使得低電壓穿越期間風機有功輸出能力較弱。

4：無功補償裝置提供無功支撐方案：這種方案是無功補償裝置向電網注入無功電流，抬高雙饋風機機端電壓以提高風電場低壓穿越能力。但是這種方案未利用風電機組自身無功輸出能力，所需無功補償裝置容量較大，成本較高。

綜上，雙饋風電場低電壓穿越方案基本是僅依靠風機自身或僅依靠無功補償裝置提供無功電流支撐，而沒有對風機定子、網側換流器與無功補償裝置三者的無功輸出優化配合方案進行研究。

同時，當前低電壓穿越方案尚未對有功電流方案進行考慮。事實上，在低電壓穿越期間，如果風電場輸出有功電流為零，可能會導致慣性較小的電力系統產生較大有功缺額使系統頻率下降，嚴重情況下會導致低頻減載裝置動作甚至引發系統頻率崩潰的嚴重后果。此外，在低電壓穿越期間，風機輸入機械功率可近似認為不變，雙饋風機輸出電磁功率降低，功率不平衡會導致轉子轉速增加，可能會使得風機超速保護觸發，風機脫網。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種適用于雙饋風電場低電壓穿越期間最大有功功率輸出的控制方法，能夠實現雙饋風電場在低電壓穿越期間的無功需求和最大有功功率輸出，延長低電壓穿越運行時間。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種適用于雙饋風電場低電壓穿越期間最大有功功率輸出的控制方法，其特征在于：所述方法的步驟為：

S1、結合雙饋風電系統及雙饋風機變流器，確定風電場低電壓穿越時對無功電流的注入要求，如式(1)：