一种双馈风电机组故障穿越控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种双馈风电机组故障穿越控制方法和系统，包括：采集双馈风电机组的机端电压；根据机端电压和预设的阈值，确定双馈风电机组进入预设的故障穿越控制模式或进入正常控制模式；故障穿越控制模式包括，根据机端电压的相位跳变值，确定双馈风电机组的转子控制电压。该方法和系统提供的故障穿越控制模式考虑到了电压相位的动态影响，并且不影响系统稳定运行状态，有效提高机端电压相位跳变时机组控制的准确性，保证双馈风电机组实现故障穿越。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈风电机组故障穿越控制方法和系统
本专利技术属于电力
，具体涉及一种双馈风电机组故障穿越控制方法和系统。
技术介绍
能源是支撑人类文明进步的物质基础，是现代社会发展不可或缺的基本条件。开发包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等的可再生能源是当今世界能源发展大趋势，寻求发展安全、清洁的可替代能源、探索可持续发展的能源模式已成为世界各国能源发展重要趋势和战略的重要组成部分。目前，风电的开发利用技术日益成熟、商业化应用广泛，不断引起世界各国的重视。变速风电机组因为能够大幅提高风能转换效率，减小机组承受机械应力，实现机械部分与电气部分解耦，而且还能实现有功功率和无功功率解耦控制，提高并网系统调节能力及稳定性，成为目前商业化运行的主力机型之一。但是随着基于电力电子技术的非同步电源大规模并网，受电力电子设备无惯性、过载能力弱、抗电网扰动能力差等限制，其控制能力对外部电网环境具有较强的依赖性。使得风电与电网之间的交互作用越来越复杂，电力系统能源结构、电磁特性、机电特性等均发生巨大变化。当电网发生短路时，风电接入系统阻抗将发生变化，因为电力电子设备无惯性及控制策略影响，风电场并网点电压相位将产生较大跳变，影响风电机组锁相控制的准确度，从而破坏基于电压空间矢量定向的dq轴功率解耦控制条件，增加了风电机组有功和无功控制环路耦合性，影响机组故障穿越能力。目前，各国风电并网导则均要求风电机组在一定频率偏差、持续时间与电压跌落水平下不脱网运行，且对机组有功、无功特性作了明确要求。对于电网短路故障时双馈风电机组暂态特性的变化，现阶段常用的研究方法主要有时域仿真和解析计算两类，研究中通常认为故障过程仅伴随电压幅值的变化，而不考虑电压相位的动态。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种双馈风电机组故障穿越控制方法和系统。该方法和系统提出一种基于电压相位跳变值的双馈风电机组转子电压直接补偿故障穿越控制策略，提高双馈风电并网系统在机端电压相位发生跳变时的故障穿越能力。实现上述目的所采用的解决方案为：一种双馈风电机组故障穿越控制方法，其改进之处在于：采集双馈风电机组的机端电压；根据所述机端电压和预设的阈值，确定双馈风电机组进入预设的故障穿越控制模式或进入正常控制模式；所述故障穿越控制模式包括，根据所述机端电压的相位跳变值，确定双馈风电机组的转子控制电压。本专利技术提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述机端电压的相位跳变值，确定所述双馈风电机组的转子控制电压，包括：根据所述机端电压的相位跳变值，实时计算转子控制电压的补偿量；确定不考虑相位跳变的转子控制电压；根据所述不考虑相位跳变值的转子控制电压和所述补偿量，确定所述双馈风电机组的转子控制电压。本专利技术提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述基于所述机端电压的相位跳变值，实时计算转子控制电压的补偿量，如下式所示：其中，s为机组转差率，Lm为定转子互感，Ls为定子电感，Us为机端电压有效值，Δurd(Δθ)为基于相位跳变值的转子d轴控制电压补偿量，Δurq(Δθ)为基于相位跳变值的转子q轴控制电压补偿量，Δθ为相位跳变值。本专利技术提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述相位跳变值Δθ按下式计算：Δθ＝θ1-θ2(2)其中，θ2为双馈风电机组的快速锁相环输出的相位，θ1为双馈风电机组的慢速锁相环输出的相位。本专利技术提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述根据所述不考虑相位跳变值的转子控制电压和所述补偿量，确定所述双馈风电机组的转子控制电压，如下式所示：其中，urd为不考虑相位跳变的转子d轴控制电压，urq为不考虑相位跳变的转子q轴控制电压，urd1为增加补偿量后的转子d轴控制电压，urq1为增加补偿量后的转子q轴控制电压。本专利技术提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述0.9pu。本专利技术提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，所述采集双馈风电机组的机端电压之前，还包括：设计基于电压相位跳变值的双馈风电机组故障穿越控制策略；确定所述基于电压相位跳变值的双馈风电机组故障穿越控制策略在双馈风电机组控制系统中正常运行；所述控制策略包括：根据双馈风电机组的机端电压确定采用的控制模式，所述控制模式包括故障穿越控制模式和正常控制模式。一种双馈风电机组故障穿越控制系统，其改进之处在于，包括：电压采集模块和控制模式确定模块；所述电压采集模块，用于采集双馈风电机组的机端电压；所述控制模式确定模块，用于根据所述机端电压和预设的阈值，确定所述双馈风电机组进入预设的故障穿越控制模式或进入正常控制模式；所述故障穿越控制模式包括根据所述机端电压的相位跳变值，确定双馈风电机组的转子控制电压。本专利技术提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，还包括故障穿越控制模块，所述故障穿越控制模块包括；补偿量计算子单元、常规电压确定子单元和控制电压确定子单元；所述补偿量计算子单元，用于基于所述机端电压的相位跳变值，实时计算转子控制电压的补偿量；所述常规电压确定子单元，用于确定不考虑相位跳变的转子控制电压；所述控制电压确定子单元，用于根据所述不考虑相位跳变值的转子控制电压和所述补偿量，确定所述双馈风电机组的转子控制电压。本专利技术提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，所述系统还包括策略设计模块和确认模块；所述策略设计模块，用于设计基于电压相位跳变值的双馈风电机组故障穿越控制策略；所述确认模块，用于确定所述基于电压相位跳变值的双馈风电机组故障穿越控制策略在双馈风电机组控制系统中正常运行；所述控制策略包括：根据双馈风电机组的机端电压确定采用的控制模式，所述控制模式包括故障穿越控制模式和正常控制模式。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术提供了一种双馈风电机组故障穿越控制方法和系统，根据采集的双馈风电机组的机端电压和预设的阈值，确定双馈风电机组进入预设的故障穿越控制模式或进入正常控制模式，并根据机端电压的相位跳变值，确定双馈风电机组的转子控制电压。本专利技术提供的故障穿越控制模式考虑到了电压相位的动态影响，并且不影响系统稳定运行状态，有效提高机端电压相位跳变时机组控制的准确性，保证双馈风电机组实现故障穿越。附图说明图1为本专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越控制方法流程示意图；图2为本专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越控制方法详细流程示意图；图3为本专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越控制方法的控制框图；图4为本专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越控制系统的基本结构示意图；图5为本专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越控制系统的详细结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。实施例1：本专利技术提供的一种双馈风电机组故障穿越控制方法流程示意图如图1所示，包括：步骤1：采集双馈风电机组的机端电压；步骤2：根据机端电压和预设的阈值，确定双馈风电机组进入预设的故障穿越控制模式或进入正常控制模式；故障穿越控制模式包括，根据机端电压的相位跳变值，确定双馈风电机组的转子控制电压。具体的，双馈风电机组故障穿越控制方法如图2所示，包括：步骤101、设计基于电压相位跳变值的双馈风电机组转子电压直接补偿故障穿越控制策略，包括：双馈风电机组基于机端电压状态确定采用何种控制模式，控制模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈风电机组故障穿越控制方法，其特征在于：采集双馈风电机组的机端电压；根据所述机端电压和预设的阈值，确定所述双馈风电机组进入预设的故障穿越控制模式或进入正常控制模式；所述故障穿越控制模式包括根据所述机端电压的相位跳变值，确定双馈风电机组的转子控制电压。

【技术特征摘要】
1.一种双馈风电机组故障穿越控制方法，其特征在于：采集双馈风电机组的机端电压；根据所述机端电压和预设的阈值，确定所述双馈风电机组进入预设的故障穿越控制模式或进入正常控制模式；所述故障穿越控制模式包括根据所述机端电压的相位跳变值，确定双馈风电机组的转子控制电压。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述机端电压的相位跳变值，确定所述双馈风电机组的转子控制电压，包括：根据所述机端电压的相位跳变值，实时计算转子控制电压的补偿量；确定不考虑相位跳变的转子控制电压；根据所述不考虑相位跳变值的转子控制电压和所述补偿量，确定所述双馈风电机组的转子控制电压。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述机端电压的相位跳变值，实时计算转子控制电压的补偿量，如下式所示：其中，s为机组转差率，Lm为定转子互感，Ls为定子电感，Us为机端电压有效值，Δurd(Δθ)为基于相位跳变值的转子d轴控制电压补偿量，Δurq(Δθ)为基于相位跳变值的转子q轴控制电压补偿量，Δθ为相位跳变值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相位跳变值Δθ按下式计算：Δθ＝θ1-θ2(2)其中，θ2为双馈风电机组的快速锁相环输出的相位，θ1为双馈风电机组的慢速锁相环输出的相位。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述不考虑相位跳变值的转子控制电压和所述补偿量，确定所述双馈风电机组的转子控制电压，如下式所示：其中，urd为不考虑相位跳变的转子d轴控制电压，urq为不考虑相位跳变的转子q轴控制电压，urd1为增加补偿量后的转子d轴控制电压，urq1为增加补偿量后的转子q轴控制电压。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阈值包括：0.9pu。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：田新首，李琰，迟永宁，汤海雁，刘超，苏媛媛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11