永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置。该方法包括：根据发电机的输出有功功率差值、预设的高电压穿越持续时间和发电机的机械角速度计算得到发电机的电磁转矩差值；根据所述发电机的电磁转矩差值和发电机的电角速度计算得到发电机的电磁转矩的给定值；根据所述发电机的电磁转矩的给定值对发电机进行转矩控制。本发明专利技术提供的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置，使得发电机的输出有功功率减小，消除了电网注入风力发电机组的逆向有功功率对直流侧电压的影响，使得直流侧电压稳定，在不改变硬件结构，不增加成本的情况下实现了风力发电机组高电压穿越功能，且避免了直流侧卸荷电阻的散热问题的加剧。

【技术实现步骤摘要】
永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置
本专利技术涉及风电
，尤其涉及一种永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置。
技术介绍
永磁直驱风力发电机组在正常运行过程中，主回路存在如下功率平衡关系：Pgen-Pgrid＝Pdc＝UdcIdc＝UdcCdc(dUdc/dt)。其中，Pgen为发电机的输出有功功率，Pgrid为风力发电机组注入电网的有功功率，Pdc为直流母线有功功率，Udc为直流侧电压，Idc为直流侧电流，Cdc为直流侧稳压电容容值。当电网侧电压急剧升高时，电网将向风力发电机组注入一定的逆向功率即电网注入风力发电机组的逆向有功功率Pneg，此时永磁直驱风力发电机组的主回路存在如下功率平衡关系：Pgen+Pneg-Pgrid-PR＝Pdc＝UdcIdc＝UdcCdc(dUdc/dt)。其中，PR为直流侧卸荷电阻损耗的有功功率。由于发电机的输出有功功率Pgen固定，直流侧卸荷电阻损耗的有功功率PR有限，电网注入风力发电机组的逆向有功功率Pneg的存在使得直流侧电压Udc急剧上升。由于直流侧稳压电容所能存储的功率固定，即直流母线有功功率Pdc存在阈值，因此直流侧电压Udc存在阈值。当直流侧电压Udc超过阈值时，将导致直流侧稳压电容损坏，进而导致风力发电机组停机。因此需保证直流侧电压Udc处于阈值之下，并使风力发电机组能够承受规定时间内的电网侧高电压，即实现风力发电机组高电压穿越(HighVoltageRideThrough，简称HVRT)功能。现有技术中，一般通过直流侧能耗电路增容的方式来实现风力发电机组高电压穿越功能。但此种方式会加剧直流侧卸荷电阻的散热问题，且与直流侧卸荷电阻对应的基于绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)的控制回路也需进行硬件升级，增加成本。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置，以使得直流侧电压稳定，在不改变硬件结构，不增加成本的情况下实现风力发电机组高电压穿越功能，且避免直流侧卸荷电阻的散热问题的加剧。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法，包括：根据发电机的输出有功功率差值、预设的高电压穿越持续时间和发电机的机械角速度计算得到发电机的电磁转矩差值；根据所述发电机的电磁转矩差值和发电机的电角速度计算得到发电机的电磁转矩的给定值；根据所述发电机的电磁转矩的给定值对发电机进行转矩控制。另一方面，本专利技术提供一种永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制装置，包括：惯性响应计算模块，用于根据发电机的输出有功功率差值、预设的高电压穿越持续时间和发电机的机械角速度计算得到发电机的电磁转矩差值；电磁转矩计算模块，用于根据所述发电机的电磁转矩差值和发电机的电角速度计算得到发电机的电磁转矩的给定值；控制模块，用于根据所述发电机的电磁转矩的给定值对发电机进行转矩控制。本专利技术实施例的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置，根据发电机的输出有功功率差值计算得到发电机的电磁转矩的给定值，并根据发电机的电磁转矩的给定值对发电机进行转矩控制，使得发电机的输出有功功率减小，消除了电网注入风力发电机组的逆向有功功率对直流侧电压的影响，使得直流侧电压稳定，在不改变硬件结构，不增加成本的情况下实现了风力发电机组高电压穿越功能，且避免了直流侧卸荷电阻的散热问题的加剧。附图说明图1为永磁直驱风力发电机组主回路的拓扑结构示意图；图2为图1所示的永磁直驱风力发电机组主回路在高电压穿越HVRT运行期间的功率平衡关系示意图；图3为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法一个实施例的逻辑示意图；图4为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法又一个实施例的逻辑示意图；图5为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制装置一个实施例的结构示意图；图6为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制装置又一个实施例的结构示意图；其中：51-惯性响应计算模块；52-电磁转矩计算模块；53-控制模块；61-输出有功功率差值计算模块；62-第一计算子模块；63-第二计算子模块；64-第三计算子模块；65-电磁转矩实际值计算子模块；66-电磁转矩给定值计算子模块。具体实施方式在对本专利技术的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置进行描述之前，先来介绍一下永磁直驱风力发电机组主回路的拓扑结构以及在高电压穿越HVRT运行期间的功率平衡关系。图1为永磁直驱风力发电机组主回路的拓扑结构示意图。如图1所示，叶轮11直接驱动永磁直驱风力发电机12运行，永磁直驱风力发电机12输出端连接发电机侧三相整流器13，发电机侧三相整流器13、直流侧稳压与能耗电路14(包括直流侧稳压电容15、直流侧卸荷电阻16和卸荷电阻前置IGBT模块17)、电网侧三相逆变器18组成了全功率变流器，电网侧三相逆变器18输出端与滤波电感19相连，滤波电感19输出端并入电网20。图2为图1所示的永磁直驱风力发电机组主回路在高电压穿越HVRT运行期间的功率平衡关系示意图。如图2所示，图1所示的永磁直驱风力发电机组主回路在高电压穿越HVRT运行时的功率平衡关系如下：发电机的输出有功功率Pgen+电网注入风力发电机组的逆向有功功率Pneg-风力发电机组注入电网的有功功率Pgrid-直流侧卸荷电阻损耗的有功功率PR＝直流母线有功功率Pdc。下面结合附图对本专利技术实施例的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法及装置进行详细描述。实施例一图3为本专利技术提供的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法一个实施例的逻辑示意图。如图3所示，本实施例的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法，具体可以包括：S301，根据发电机的输出有功功率差值△Pgen、预设的高电压穿越持续时间△t和发电机的机械角速度ωm计算得到发电机的电磁转矩差值△T。具体的，发电机的输出有功功率差值△Pgen等于电网注入风力发电机组的逆向有功功率Pneg，以消除电网注入风力发电机组的逆向有功功率Pneg对直流侧电压Udc的影响。预设的高电压穿越持续时间△t为并网规程要求的风力发电机组运行在高电压穿越状态下的持续时间。例如，国家电网公司企业标准Q/GDW1878-2013《风电场无功配置及电压控制技术标准》明确对风力发电机组的高电压穿越能力提出了要求：若电网侧电压超过1.2个标幺值(perunit，简称p.u)，则风力发电机组退出运行；若电网侧电压在1.15p.u～1.2p.u之间，则风力发电机组需具备每次运行200毫秒(ms)能力；若电网侧电压在1.1p.u～1.15p.u之间，则风力发电机组需具备每次运行2秒(s)能力。发电机的机械角速度ωm可通过采集得到。S302，根据发电机的电磁转矩差值△T和发电机的电角速度ωe计算得到发电机的电磁转矩的给定值Tref。其中，发电机的电磁转矩差值△T已通过上述步骤S301计算得到，发电机的电角速度ωe可通过采集得到。S303，根据发电机的电磁转矩的给定值Tref对发电机进行转矩控制。本实施例的永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法，根据发电机的输出有功功率差值计算得到发电机的电磁转矩的给定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法，其特征在于，包括：根据发电机的输出有功功率差值、预设的高电压穿越持续时间和发电机的机械角速度计算得到发电机的电磁转矩差值；根据所述发电机的电磁转矩差值和发电机的电角速度计算得到发电机的电磁转矩的给定值；根据所述发电机的电磁转矩的给定值对发电机进行转矩控制。

【技术特征摘要】
1.一种永磁直驱风力发电机组高电压穿越控制方法，其特征在于，包括：根据发电机的输出有功功率差值、预设的高电压穿越持续时间和发电机的机械角速度计算得到发电机的电磁转矩差值；根据所述发电机的电磁转矩差值和发电机的电角速度计算得到发电机的电磁转矩的给定值；根据所述发电机的电磁转矩的给定值对发电机进行转矩控制；其中，所述根据发电机的输出有功功率差值、预设的高电压穿越持续时间和发电机的机械角速度计算得到发电机的电磁转矩差值包括：根据所述发电机的输出有功功率差值和所述预设的高电压穿越持续时间计算得到发电机的传动链惯性能量；根据所述发电机的传动链惯性能量和所述发电机的机械角速度计算得到发电机的机械角速度差值；根据所述发电机的输出有功功率差值和所述发电机的机械角速度差值计算得到所述发电机的电磁转矩差值；所述根据所述发电机的电磁转矩差值和发电机的电角速度计算得到发电机的电磁转矩的给定值包括：根据所述发电机的电角速度计算得到发电机的电磁转矩的实际值；根据所述发电机的电磁转矩的实际值和所述发电机的电磁转矩差值计算得到所述发电机的电磁转矩的给定值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据发电机的直流母线有功功率、风力发电机组注入电网的有功功率、直流侧卸荷电阻损耗的有功功率和发电机的输出有功功率计算得到所述发电机的输出有功功率差值。3.一种永磁直驱风力发电机组高...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾斯卡尔，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65