基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法，包括按顺序进行的下列步骤：检测电网频率的S1阶段、判断电网频率是否超出正常阈值的S2阶段、增大无功电流内环给定值的S3阶段、连续采集电网频率的S4阶段、判断T时间段内负载接入点处电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量U

【技术实现步骤摘要】
基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法
本专利技术属于风力发电
，特别涉及一种基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法。
技术介绍
随着风电行业的快速发展，装机容量的不断增加，配电网的潮流分布发生改变，对配电网运行的稳定性和安全性造成了巨大威胁；其中，最常见的威胁为电网掉电时在电网局部形成的孤岛效应，孤岛检测也越来越受到人们的重视。现有的孤岛检测方法主要有被动检测法和主动检测法；被动检测法由于存在检测盲区，容易导致孤岛检测失败；与此同时，主动检测方法忽略了锁相环本身特性的影响，当电网掉电而在电网局部出现孤岛现象时，负载接入点电压在两相旋转坐标系下的定子磁场方向的坐标分量变化不明显，从而不易检测出电网掉电时电网局部是否出现孤岛现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法。为此，本专利技术技术方案如下：一种基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法包括按顺序进行的下列步骤：1)检测电网频率的S1阶段：在此阶段，双馈变频器的控制器采集电网的频率，然后进入S2阶段；2)判断电网频率是否超出正常阈值的S2阶段：在此阶段，双馈变频器的控制器将采集到的电网频率与电网正常工作时的阈值范围比较，判断电网频率是否在正常阈值范围内，若判断结果为“是”，则返回S1阶段；若判断结果为“否”，则进入S3阶段；3)增大无功电流内环给定值的S3阶段：在此阶段，调整无功电流内环给定值K(ω0-ω)中的K值来增大无功电流内环给定值，然后进入S4阶段；4)连续采集电网频率的S4阶段：在此阶段，在T间段内，双馈变频器的控制器连续采集电网频率值，然后进入S5阶段；5)判断T时间段内负载接入点处电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud的绝对值是否一直大于限定值C的S5阶段：在此阶段，双馈变频器的控制器判断T时间段内采集的所有的负载接入点处电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud的绝对值是否全部大于限定值C，若判断结果为“是”，则此时电网产生孤岛效应，若判断结果为“否”，则电网处于并网状态，然后进入S6阶段；6)减小无功电流内环给定值的S6阶段：在此阶段，调整无功电流内环给定值K(ω0-ω)中的K值来减小无功电流内环给定值，然后进入S1阶段。所述的步骤4)和步骤5)中的T时间段取值为20ms～30ms。与现有技术相比，该基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法采用调整武功电流内环给定值的方法进行孤岛现象检测，具有易于实现、监测速度快和监测无盲区的特点。附图说明图1为本专利技术提供的基于锁相环控制的双馈风力发电机组的孤岛检测方法的流程图。图2为串联负载的配电结构图。图3为电机转子逆变器的输出电压控制框图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。如图1所示，该基于锁相环控制的双馈风力发电机组的孤岛检测方法包括按顺序进行的下列步骤：1)检测电网频率的S1阶段：在此阶段，双馈变频器的控制器采集电网的频率，然后进入S2阶段；2)判断电网频率是否超出正常阈值的S2阶段：在此阶段，双馈变频器的控制器将采集到的电网频率与电网正常工作时的阈值范围比较，判断电网频率是否在正常阈值范围内，若判断结果为“是”，则返回S1阶段；若判断结果为“否”，则进入S3阶段；3)增大无功电流内环给定值的S3阶段：在此阶段，调整无功电流内环给定值K(ω0-ω)中的K值来增大无功电流内环给定值，然后进入S4阶段；4)连续采集电网频率的S4阶段：在此阶段，在T时间段内，双馈变频器的控制器连续采集电网频率值，然后进入S5阶段；5)判断T时间段内负载接入点处电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud的绝对值是否一直大于限定值C的S5阶段：在此阶段，双馈变频器的控制器判断T时间段内采集的所有的负载接入点处电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud的绝对值是否全部大于限定值C，若判断结果为“是”，表明此时电网产生孤岛效应，若判断结果为“否”，则电网处于并网状态，然后进入S6阶段；6)减小无功电流内环给定值的S6阶段：在此阶段，调整无功电流内环给定K(ω0-ω)中的K值来减小无功电流内环给定值，然后返回S1阶段。所述的步骤4)和步骤5)中的T时间段取值为20ms～30ms。本专利技术提供的基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法的实施过程如下：双馈变频器中逆变器的输出电压控制图如图3所示，其中，Q*为双馈变频器的控制器给定的无功功率，Q为双馈变频器输出端实际测得的无功功率，双馈变频器的控制器将给定的无功功率Q*与双馈变频器输出端实际测得的无功功率Q做差得到无功功率Q*与实际测得的无功功率Q的偏差ΔQ，将偏差ΔQ作为第一PI调节器的输入，第一PI调节器输出给定的电流分量id*，双馈变频器的控制器将给定的电流分量id*与转子逆变器电流经过3s/2r变换得到的电流d轴(d轴的方向为定子磁场方向)分量做差，并在此基础上叠加一个无功电流内环给定值K(ω0-ω)，将最终的叠加结果作为第二PI调节器的输入，第二PI调节器输出转子电压给定值Ud*,转子电压给定值Ud*经过两项旋转坐标到两相静止坐标的变换得到两相静止坐标下的两个坐标分量，并对得到的两个坐标分量进行空间矢量的脉冲调制，得到转子逆变器的输出电压；在进行电网孤岛效应判断时，首先由双馈变频器的控制器采集电网的频率，并判断采集到的电网频率是否在电网正常工作的阈值范围内，若此时采集的电网频率在电网正常工作的阈值范围内，则双馈变频器的控制器重新采集电网频率；若此时采集的电网频率不在电网正常工作的阈值范围内，则调整无功电流内环给定值K(ω0-ω)中的K值来增大无功电流内环给定值，然后在T时间段内连续采集电网的频率值，并判断T时间段内所有的负载接入点处电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud的绝对值是否一直大于限定值C，若判断结果为“是”，表明此时电网产生孤岛效应，串联负载孤岛运行时的结构如图2所示，孤岛运行时，负载的电流完全由双馈变频器中的逆变器提供，孤岛效应产生前后，逆变器输出的电流大小不会发生突变，负载电流等于逆变器的输出电流，将逆变器电流转换到dq坐标系下的d轴、q轴分量分别为Id和Iq，其中，d轴的方向为：逆变器电流可以表示为：图2中负载接入点(PCC点)的电压表示为：当电网出现孤岛效应时，PCC点的电压可以表示为：电网产生孤岛效应时，结合公式(2)和公式(3)可知：Ud+jUq＝(IdR-IqωL)+j(IdωL+IqR)(4)由公式(4)可知，电网产生孤岛效应时，有下式成立：Ud＝IdR-IqωL(5)由于锁相环的存在，电网在正常运行的状态下转子逆变器输出电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud等于零，当转子逆变器输出电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud绝对值的大小在连续的时间段T内一直大于限定值C时，则此时电网出现孤岛现象。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法，其中，双馈风力发电机组中转子逆变器的控制过程存在无功电流内环给定值K(ω

【技术特征摘要】
1.一种基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法，其中，双馈风力发电机组中转子逆变器的控制过程存在无功电流内环给定值K(ω0-ω)，电网正常运行时，锁相环锁定电网电压的角频率，转子逆变器输出电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud始终为零，不受无功电流内环给定值K(ω0-ω)的影响；当电网出现孤岛效应时，无功电流内环给定值K(ω0-ω)会影响转子逆变器输出电压在两相旋转坐标系下定子磁场方向的坐标分量Ud的大小，其特征在于，所述的基于锁相环控制的双馈风力发电机组的电网孤岛检测方法包括按顺序进行的下列步骤：1)检测电网频率的S1阶段：在此阶段，双馈变频器的控制器采集电网的频率，然后进入S2阶段；2)判断电网频率是否超出正常阈值的S2阶段：在此阶段，双馈变频器的控制器将采集到的电网频率与电网正常工作时的阈值范围比较，判断电网频率是否在正常阈值范围内，若判断结果为“是”，则返回S1阶段；若判断结果为“否”，则进入S3阶段；3)增大无功电流内环给定值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞仁杰，赵家欣，张新强，侯立军，
申请(专利权)人：天津瑞能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12