一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法技术

本发明专利技术公开了一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，包括以下步骤：步骤A：根据双馈风力发电机的参数对安全电压范围进行确定；如能够确定安全电压范围，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越，并进行步骤B；如不能够确定安全电压范围，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越，不执行后续步骤；步骤B：根据双馈风电机组接口电压和步骤A确定的安全电压范围，确定双馈风力发电机组的发电机定子和网侧变流器需输出的无功和有功电流分量。本发明专利技术可对双馈风力发电机组的高电压穿越能力进行判断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电系统控制
，尤其涉及一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法。
技术介绍
随着风能利用的迅速发展，一些国家相继提出了风电接入电网的导则、测试要求以及适应性规范，对风电机组故障穿越能力的要求越来越高。目前国内外对低压故障穿越能力(low voltage ride-through:LVRT)的研究已趋成熟。国内各家风电企业的技术路线虽有差别，近两年基本都实现了低电压穿越功能。而通常由短路引起低电压造成的风电脱网现象，实际运行中低电压的时间通常非常短，仅几十毫秒，最终导致风场所有风机停机的原因往往是无功过补偿引起的电压偏高，因此高电压穿越(High Voltage Ride-Through:HVRT)问题更应引起重视。国际上对风电机组HVRT已有初步规范的是澳大利亚、美国、德国、西班牙、丹麦等国电网规程，如澳大利亚电网规程要求风电机组能够在并网点电压骤升至1.3倍标称值时不脱网运行60ms。国内风电行业目前还没有高电压穿越的相关要求和检测标准。现有解决风电机组高电压穿越问题的基本思路是在风机原有硬件设备基础上，充分利用LVRT设备，调整相应的控制策略，使用同一套设备来实现LVRT和HVRT。双馈风电机组对电压的变化敏感，电压偏高会引起直流母线电容过压，导致变流器不能正常工作，风电机组由于自我保护自动脱离电网。而目前现有技术没有从接口电压控制方面进行研究。本专利技术方法充分考虑双馈风力发电机组(Double Fed Induction Generator：DFIG)接口电压对直流母线电压的影响，给出一种基于安全电压的协调控制策略，协调控制变流器和发电机定子输出的无功功率和有功功率，保证变流器的安全运行，最终实现双馈风力发电机组的高电压穿越。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，本方法可在电网高电压故障期间将双馈风力发电机组的接口电压控制在安全运行范围内。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，包括以下步骤：步骤A：根据双馈风力发电机的参数对安全电压范围进行确定；如能够确定安全电压范围，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越，并进行步骤B；如不能够确定安全电压范围，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越，不执行后续步骤；步骤B：根据双馈风电机组接口电压和步骤A确定的安全电压范围，确定双馈风力发电机组的发电机定子和网侧变流器需输出的无功和有功电流分量。进一步的，所述安全电压的范围的确定方法如下：Uwt-Iw,maxXt≤Ug,R≤Vdc,R23-(ωrLgIgd)2-ωrLgIgq]]>其中，Ug,R表示安全电压，Uwt表示双馈风电机组接口电压；Iw,max表示DFIG最大能够输出的无功电流；Xt表示接口变压器的电抗；ωr表示转子旋转角速度；Lg表示网侧变流器进线电感；Igd表示网侧变流器输出的有功电流分量；Igq表示网侧变流器输出的无功电流分量；Vdc,R表示网侧变流器直流侧母线的给定电压运行值；Vdc,R满足：3(Uwt+ωrLgIgq,max)≤Vdc,R<kvVdcmax]]>其中，kv为安全系数；为直流侧电容的最大能够连续工作电压，Igq,max表示网侧变流器能输出的最大无功电流分量；如上述两个公式有解，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越；如上述两个公式无解，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越。进一步的，双馈风电机组能够成功实现高压穿越，则Ug,R和Vdc,R均取其运行范围内的最小值。进一步的，所述步骤B中，发电机定子输出的无功电流分量的确定方法如下：Uwt≥U″g时Isq=1Xt(Ug,R-Uwt)]]>Uwt＜U″g时Isq＝-2(Uwt-1)其中，Isq表示发电机定子输出的无功电流分量，进一步的，Isq满足如下约束：UgLsωs-(LmLsIr,max)2-Isd2≤Isq≤UgLsωs+(LmLsIr,max)2-Isd2]]>当Isq越限时，取其上、下极限值；其中，Ug表示定子侧接入点电压，Ls表示定子漏感，ωs表示定子旋转角速度，Lm表示激磁电感，Ir,max表示发电机转子侧最大允许电流，Isd表示发电机定子输出的有功电流分量。进一步的，所述步骤B中，网侧变流器输出的无功电流分量的确定方法如下：Igq=1ωrLg(Vdc,R23-(ωrLgIgd)2-Uwt)]]>其中，Igq表示网侧变流器输出的无功电流分量，Igd表示网侧变流器输出的有功电流分量。进一步的，Igq满足如下约束：-Ig,max+Igd≤Igq≤Ig,max-Igd当Igq越限时，取其上、下极限值；Ig,max表示定子侧最大允许电流。进一步的，所述步骤B中，双馈风力发电机组的发电机定子和网侧变流器输出的有功电流分量由双馈风力发电机组的最大功率跟踪方法获得。进一步的，所述步骤B中，双馈风力发电机组的发电机定子和网侧变流器输出的有功电流分量的最大值为：Isd,max=(Is,max)2-(Isq)2Igd,max=(Ig,max)2-(Igq)2]]>其中Isd,max表示考虑双馈风力发电机组定子输出的无功电流时，发电机定子最大可输出的有功电流分量，Igd,max表示考虑网侧变流器输出的无功电流时其最大可输出的有功电流分量，Is,max表示发电机定子侧最大允许电流，Ig,max表示网侧变流器最大允许电流，Isq表示发电机定子输出的无功电流分量，Igq表示网侧变流器输出的无功电流分量。综上所述，本专利技术的优点和有益效果在于：1.可对双馈风力发电机组的高电压穿越能力进行判断；2.网侧变流器直流侧电压的给定值可以根据接口电压升高情况而设定，从而保证了控制系统的稳定；3.控制过程中双馈风力发电机组接口电压可有效控制在机组安全运行的范围之内；4.减少直流卸荷电路保护的动作。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施例，下面将对描述本专利技术实施例中所需要用到的附图作简单的说明。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据下面的附图，得到其它附图。图1为本专利技术适用的双馈风力发电机组系统结构图；图2为电网电压骤升至1.3倍标称值时实施例中双馈风力发电机的无功功率输出仿真图；图3电网电压骤升至1.3倍标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：根据双馈风力发电机的参数对安全电压范围进行确定；如能够确定安全电压范围，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越，并进行步骤B；如不能够确定安全电压范围，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越，不执行后续步骤；步骤B：根据双馈风电机组接口电压和步骤A确定的安全电压范围，确定双馈风力发电机组的发电机定子和网侧变流器需输出的无功和有功电流分量。

【技术特征摘要】
1.一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：根据双馈风力发电机的参数对安全电压范围进行确定；
如能够确定安全电压范围，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越，并进行步骤B；
如不能够确定安全电压范围，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越，不执行后续步
骤；
步骤B：根据双馈风电机组接口电压和步骤A确定的安全电压范围，确定双馈风力发电
机组的发电机定子和网侧变流器需输出的无功和有功电流分量。
2.根据权利要求1所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其特
征在于：
所述安全电压的范围的确定方法如下：
Uwt-Iw,maxXt≤Ug,R≤Vdc,R23-(ωrLgIgd)2-ωrLgIgq]]>其中，Ug,R表示安全电压，Uwt表示双馈风电机组接口电压；Iw,max表示DFIG最大
能够输出的无功电流；Xt表示接口变压器的电抗；ωr表示转子旋转角速度；Lg表示网
侧变流器进线电感；Igd表示网侧变流器输出的有功电流分量；Igq表示网侧变流器输出
的无功电流分量；Vdc,R表示网侧变流器直流侧母线的给定电压运行值；
Vdc,R满足：
3(Uwt+ωrLgIgq,max)≤Vdc,R<kvVdcmax]]>其中，kv为安全系数；为直流侧电容的最大能够连续工作电压，Igq,max表示网
侧变流器能输出的最大无功电流分量；
如上述两个公式有解，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越；
如上述两个公式无解，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越。
3.根据权利要求2所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其
特征在于：
双馈风电机组能够成功实现高压穿越，则Ug,R和Vdc,R均取其运行范围内的最小值。
4.根据权利要求2所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其
特征在于：
所述步骤B中，发电机定子输出的无功电流分量的确定方法如下：
Uwt≥U″g时Isq=1Xt(Ug,R-Uwt)]]>Uwt＜U″g时Isq＝-2(Uwt-1)
其中，Isq表示发电机定子输出的无功电流分量，5.根据权利要求4所述的一种基于安全运...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，唐永红，蒲维，龚锦霞，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11