电网不对称故障下双馈风电机组的增强低电压穿越控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电网不对称故障下双馈风电机组的增强低电压穿越控制方法，本方法包含对双馈风电机组转子侧变换器和网侧变换器的控制。通过对双馈风电机组转子侧变换器的控制，能够抑制机组电磁转矩二倍频波动，从而实现了双馈风电系统的不脱网安全稳定运行，同时在考虑变换器容量基础上能够输出满足电网导则要求的最小无功电流，从而提高了故障期间电网的暂态电压水平。通过对双馈风电机组网侧变换器的控制，能够抑制直流母线电压二倍频波动，不仅提高了直流母线电容的使用寿命，而且与转子侧变换器协调控制能够有效抑制机组输出有功和无功功率二倍频波动，从而改善了其并网电能质量。本方法综合考虑了变换器容量以及机组运行工况，有效提高了双馈风电机组的故障穿越能力及其所并电网的电能质量。

Enhanced low voltage crossing control method for doubly fed wind turbine under asymmetrical power grid fault

The invention discloses an enhanced low voltage ride through control method for doubly fed wind turbines under asymmetrical fault of power grid. The method includes controlling the rotor side converter of the doubly fed wind generator and the grid side converter. Through the control of the DFIG rotor side converter, can suppress the electromagnetic torque of two unit frequency fluctuation, so as to realize the doubly fed wind power system is off the network safe and stable operation, at the same time considering the capacity converter based on output can meet the requirements of the power grid for minimum reactive current, so as to improve the transient voltage the level of fault during power grid. Through the control of DFIG grid side converter, can inhibit the DC bus voltage of two frequency fluctuations, not only improve the service life of the DC bus capacitor, and the rotor side converter control can effectively suppress the generator output active and reactive power of two harmonic wave, thus improving the power quality. Considering the capacity of the converter and the operation condition of the unit, this method effectively improves the fault ride through capability of the doubly fed induction generator and the power quality of the power grid.

【技术实现步骤摘要】
电网不对称故障下双馈风电机组的增强低电压穿越控制方法
本专利技术涉及风力发电技术，具体涉及一种双馈风电机组在电网不对称故障下的增强故障穿越控制方法，属于新能源发电领域。
技术介绍
目前，双馈风电机组因其具有变速恒频运行、变换器容量小等优点，已成为风力发电系统中的主流机型之一。然而，由于其定子绕组直接与电网相连，使得机组的抗电网扰动特别是抗电网电压跌落性能较差。相比于电网对称短路故障，电网不对称短路故障在实际系统中发生的概率更大。当电网发生不对称跌落故障时，双馈风电机组的转子绕组将出现过电压和过电流，这将进一步造成转子侧变换器和直流侧电容的损坏。同时，电网负序电压和负序电流的出现将会引起机组电磁转矩及输出功率的二倍频波动，严重威胁风电机组的安全稳定运行及所并电网的电能质量。因此，为了提高双馈风电机组在电网不对称故障下的低电压穿越能力及风电机组所并电网的电能质量，需进一步对不对称电网故障条件下双馈风电系统的低电压穿越控制方法进行深入研究。目前，针对双馈风电机组的不对称故障穿越技术，国内外学者已开展了相关研究，如已公开的下列文献：(1)杨淑英，陈刘伟，孙灯悦，等.非对称电网故障下的双馈风电本文档来自技高网...

【技术保护点】
电网不对称故障下双馈风电机组的增强低电压穿越控制方法，其特征在于：本方法涉及对双馈风电机组转子侧变换器和网侧变换器的控制；(A)双馈风电机组转子侧变换器的控制步骤为：A1)采集双馈风电机组所处位置的风机叶片旋转角速度ω1；基于最大风能跟踪原理，根据叶片旋转角速度ω1和双馈风电机组参数计算其捕获的最大有功功率PDFIG；A2)采集双馈风电机组并网点三相电压信号ugabc、转子侧变换器输出三相电流信号irabc、直流母线电压udc以及转子转速ωr；A3)将采集到的双馈风电机组并网点三相电压信号ugabc经过数字锁相环得到双馈风电机组并网点正序电压矢量的电角度θg和同步电角速度ωs；A4)将步骤A2...

【技术特征摘要】
1.电网不对称故障下双馈风电机组的增强低电压穿越控制方法，其特征在于：本方法涉及对双馈风电机组转子侧变换器和网侧变换器的控制；(A)双馈风电机组转子侧变换器的控制步骤为：A1)采集双馈风电机组所处位置的风机叶片旋转角速度ω1；基于最大风能跟踪原理，根据叶片旋转角速度ω1和双馈风电机组参数计算其捕获的最大有功功率PDFIG；A2)采集双馈风电机组并网点三相电压信号ugabc、转子侧变换器输出三相电流信号irabc、直流母线电压udc以及转子转速ωr；A3)将采集到的双馈风电机组并网点三相电压信号ugabc经过数字锁相环得到双馈风电机组并网点正序电压矢量的电角度θg和同步电角速度ωs；A4)将步骤A2)获得的双馈风电机组并网点三相电压信号ugabc经过静止三相abc坐标系到静止两相αβ坐标系的恒功率坐标变换，转换为静止两相αβ坐标系下的电压信号，即ugα、ugβ；A5)将步骤A4)所得静止两相αβ坐标系下的电压信号ugα、ugβ经过静止两相αβ坐标系到正向、反向同步角速度旋转坐标系的恒功率坐标变换，再经过2ωs陷波器滤波，得到电网不对称故障条件下双馈风电机组并网点三相电压在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的正序、负序dq轴电压分量，即A6)将步骤A2)获得的转子侧变换器输出三相电流信号irabc经过静止三相abc坐标系到静止两相αβ坐标系的恒功率坐标变换，转换为静止两相αβ坐标系下的电流信号，即irα、irβ；A7)将步骤A6)所得静止两相αβ坐标系下的电流信号irα、irβ经过静止两相αβ坐标系到正向、反向同步角速度旋转坐标系的恒功率坐标变换，再经过2ωs陷波器滤波，得到转子侧变换器输出电流在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的正序、负序dq轴分量，即A8)采用双馈风电机组并网点正序电压d轴定向方式，根据步骤A1)获得的双馈风电机组总的输出有功功率PDFIG和步骤A5)获得的双馈风电机组并网点电压在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的正、负序dq轴分量为了抑制双馈风电机组电磁转矩二倍频波动，转子侧变换器在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的正、负序dq轴电流参考值如下所示：式中，Ls、Lm分别为双馈风电机组定子绕组全电感以及定转子绕组之间的互感；Ps＝ωs(kW)1/3(PDFIG)2/3/N为双馈风电机组定子侧输出有功功率；为风力机有关的常数，其中ρ为空气密度，Rw为风轮半径，Cpmax为最大风能利用系数，λopt为最佳叶尖速比；N为齿轮箱增速比；为双馈风电机组定子侧按照电网导则的最低无功电流要求输出的无功功率；A9)将步骤A8)获得的双馈风电机组转子侧变换器在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的正、负序dq轴电流参考值以及转子侧变换器允许运行的最大电流Irmax输送至转子侧变换器正、负序电流参考值计算模块，确定转子侧变换器正、负序dq轴电流参考值A10)将步骤A9)计算得到的转子侧变换器正序、负序电流参考值分别输送至转子侧变换器正序、负序电流内环控制环节，按照下式，得到转子侧变换器在正向、反向同步角速度旋转坐标系下输出电压的正、负序dq轴分量式中，Kp1和τi1分别为转子侧变换器正序控制系统中电流内环PI控制器的比例系数和积分时间常数；Kp2和τi2分别为转子侧变换器负序控制系统中电流内环PI控制器的比例系数和积分时间常数；ωslip+＝ωs-ωr为正转转差角频率；ωslip-＝-ωs-ωr为反转转差角频率；Lr为双馈风电机组转子绕组全电感；为风电机组的漏磁系数；A11)将步骤A10)得到的转子侧变换器正、负序控制电压dq轴分量分别经过正向、反向同步角速度旋转坐标系到静止两相αβ坐标系的恒功率坐标变换得到静止两相αβ坐标系下正、负序控制电压A12)将步骤A11)得到的转子侧变换器正、负序控制电压和直流母线电压udc通过空间矢量调制产生转子侧变换器PWM驱动信号，以抑制双馈风电机组电磁转矩二倍频波动；(B)双馈风电机组网侧变换器的控制步骤为：B1)采集双馈风电机组网侧变换器输出三相电流信号igabc；B2)将步骤B1)获得的网侧变换器输出三相电流信号igabc经过静止三相abc坐标系到静止两相αβ坐标系的恒功率坐标变换，转换为静止两相αβ坐标系下的电流信号，即igα、igβ；B3)将步骤B2)所得静止两相αβ坐标系下的电流信号igα、igβ经过静止两相αβ坐标系到正向、反向同步角速度旋转坐标系的恒功率坐标变换，再经过2ωs陷波器滤波，得到网侧变换器输出电流在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的正序、负序dq轴分量，即B4)根据步骤A5)获得的双馈风电机组并网点电压在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的正、负序dq轴分量为了抑制双馈风电机组直流母线电压二倍频波动，网侧变换器在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的正、负序dq轴电流参考值如下所示：

【专利技术属性】
技术研发人员：姚骏，徐德鹏，刘瑞阔，裴金鑫，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50