一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法，通过获取双馈风电场所连接的交流母线电压，同时判断所述交流母线电压的值和所述交流母线电压的变化率；若交流母线电压的值为预设的额定值，调相机不参与无功补偿，若否，调相机参与无功补偿输出第一无功补偿量；若交流母线电压的变化率超过预设的阈值，风机参与无功补偿输出第二无功补偿量，若否，风机不参与无功补偿；第一无功补偿量补偿到调相机所连接的交流母线，第二无功补偿量分配到双馈风机的转子侧变流器和电网侧变流器，二者的输出补偿到风机所连接的交流母线，增强双馈风机的高电压穿越能力。本发明专利技术能够弥补调相机暂态期间的慢速响应，减小故障期间的电压波动。

A control method of regulating camera participating in improving the high voltage ride through ability of doubly fed fan

【技术实现步骤摘要】
一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法
本专利技术属于电力系统技术，更具体地，涉及一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法。
技术介绍
近年来，风电总装机容量逐年增加，但风电比例的增多会使得原本交流电网的稳定性受到较大的影响，系统总体稳定性及可控性也随之下降，风电场大规模脱网事故逐渐增多。因此根据风电并网导则，为保证风电机组在故障期间具有保持联网继续运行的能力，需要提高风电机组故障穿越能力。电压骤降故障下风电机组的低电压穿越技术已有较多分析和详细研究，而风电机组的高电压穿越技术近些年来才逐渐被相关学者所关注。风电场动态无功调节能力不足是导致风电场大规模脱网的重要原因，因此双馈风机需具备一定的无功调节能力。很多文献通过控制风机自身系统来提高风机高电压穿越能力，然而当电网发生严重的电压骤升时，仅靠风机自身采用优化控制策略或算法并不能实现高电压穿越。此时，在风电场出口侧部署动态无功补偿设备是提高严重故障时期风电机组高电压穿越能力的有效措施。目前比较常用的无功补偿设备主要有静止无功补偿器(SVC)，静止同步补偿器(STATCOM)和同步调相机。与SVC和STATCOM这类电力电子无功补偿装置相比，同步调相机因其可靠的大容量动态无功输出特性、提高系统短路容量以及抑制换相失败的能力，其在交直流系统中的应用受到了越来越多的关注。虽然同步调相机能够在一定程度上提升双馈风电场的高电压穿越能力，但其响应速度较慢，故障暂态期间系统电压存在较大波动。因此，为了实现不同故障严重程度下的高电压穿越，并减小故障期间的电压波动，建立一种改进的调相机参与提升送端双馈风机高电压穿越能力的协调控制方法是十分必要的。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法，旨在解决现有仅用调相机提升送端双馈风机高电压穿越能力时存在的故障暂态期间系统电压波动仍较大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法，包括以下步骤：(1)获取双馈风电场的交流母线电压，同时判断交流母线电压的值和所述交流母线电压的变化率；若交流母线电压的值为预设的额定值，一般选取1pu，调相机不参与无功补偿，若否，调相机参与无功补偿输出第一无功补偿量；若交流母线电压的变化率超过预设的阈值，风机参与无功补偿输出第二无功补偿量，若否，风机不参与无功补偿；(2)第一无功补偿量补偿到调相机所连接的交流母线，第二无功补偿量分配到双馈风机的转子侧变流器和电网侧变流器，二者的输出补偿到风机所连接的交流母线，增强双馈风机的高电压穿越能力。进一步地，调相机采取定端电压控制方式，根据交流母线电压的值确定第一无功补偿量。进一步地，将双馈风电场的交流母线电压参考值与交流母线电压相减得到差值，将差值经PI环节得到拟输出无功参考值，根据无功补偿使能信号选择拟输出总无功参考值和0两者之一输出至第一限幅环节，经第一限幅环节后得到双馈风机的第二无功补偿量。进一步地，无功补偿使能信号通过比较交流母线电压的变化率与预设的阈值δ的大小得到。双馈风电场的交流母线电压经延时环节Δt后的值与自身相减得到差值，取差值的绝对值为交流母线电压的变化率。若交流母线电压的变化率大于或等于δ，无功补偿使能信号为1；若交流母线电压的变化率小于δ，无功补偿使能信号为0。进一步地，根据无功补偿使能信号选择拟输出总无功参考值和0两者之一输出至第一限幅环节的选择逻辑为：若无功补偿使能信号为1，输出拟输出总无功参考值；若无功补偿使能信号为0，输出0。优选地，第一限幅环节的上、下极限分别为双馈风机无功补偿的上、下极限。进一步地，根据第二无功补偿量、双馈风机转子侧变流器和电网侧变流器的无功输出极限得到双馈风机转子侧变流器和电网侧变流器的无功参考值。第二无功补偿量经第二限幅环节后得到双馈风机转子侧变流器的无功参考值，并传输至转子侧变流器；将第二无功补偿量与转子侧变流器的无功参考值相减得到电网侧变流器的拟无功参考值，根据无功分配使能信号选择电网侧变流器的拟无功参考值和0两者之一输出至第三限幅环节，经第三限幅环节后得到双馈风机电网侧变流器的无功参考值，并传输至电网侧变流器。进一步地，无功分配使能信号通过比较双馈风机第二无功补偿量的绝对值和双馈风机转子侧变流器无功参考值的绝对值得到。若双馈风机第二无功补偿量的绝对值大于或等于双馈风机转子侧变流器无功参考值的绝对值，无功分配使能信号为1；若双馈风机第二无功补偿量的绝对值小于双馈风机转子侧变流器无功参考值的绝对值，无功分配使能信号为0。进一步地，根据无功分配使能信号选择电网侧变流器的拟无功参考值和0两者之一输出至第三限幅环节的选择逻辑为：若无功分配使能信号为1，两输入选择器输出电网侧变流器的拟无功参考值；若无功分配使能信号为0，两输入选择器输出0。优选地，第二限幅环节的上、下极限分别为双馈风机转子侧变流器无功输出的上、下极限，第三限幅环节的上、下极限分别为双馈风机电网侧变流器无功输出的上、下极限。优选地，双馈风机所连的交流母线上部署有同步调相机，同步调相机采用静止自并励励磁系统。转子侧变流器的无功参考值用以实现双馈风机的转子侧变流器控制定子进行无功调节。电网侧变流器的无功参考值用以实现双馈风机的电网侧变流器参与无功调节。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于该方法在同步调相机参与双馈风电场高电压穿越的基础上，同时控制风机自身参与无功调节，同步调相机始终采取定端电压的控制方式。在风电场发生端电压骤升时，调相机在判断机端电压不为1pu时进行无功补偿，该方案同时根据电压变化率是否大于阈值判断故障情况并生成无功补偿使能信号和无功参考值，控制双馈风电场在严重故障暂态期间同时参与无功调节，能够弥补调相机暂态期间的慢速响应，减小故障期间的电压波动。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例中的直流系统送端的结构示意图；图3是本专利技术实施例中双馈风机转子侧变流器的控制框图；图4是本专利技术实施例中双馈风机电网侧变流器的控制框图；图5是本专利技术实施例中双馈风电场与调相机的协调控制框图；图6(a)是本专利技术实施例直流闭锁前后的风电场端电压的示意图；图6(b)是本专利技术实施例直流闭锁前后的风机状态检测信号示意图；图6(c)是本专利技术实施例直流闭锁前后的风电场和调相机无功示意图；图6(d)是本专利技术实施例直流闭锁前后的仅采用调相机和采用协调控制时的风电场端电压示意图；图7(a)是本专利技术实施例直流送端无功小幅骤升前后的风电场端电压的示意图；图7(b)是本专利技术实施例直流送端无功小幅骤升前后的风机状态检测信号的示意图；图7(c)是本专利技术实施例直流送端无功小幅骤升前后的风电场和调相机无功示意图；图7(d)是本专利技术实施例直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)获取双馈风电场的交流母线电压，同时判断所述交流母线电压的值和所述交流母线电压的变化率；/n若交流母线电压的值为预设的额定值，调相机不参与无功补偿，若否，调相机参与无功补偿输出第一无功补偿量；/n若交流母线电压的变化率超过预设的阈值，风机参与无功补偿输出第二无功补偿量，若否，风机不参与无功补偿；/n(2)所述第一无功补偿量补偿到调相机所连接的交流母线，所述第二无功补偿量分配到双馈风机的转子侧变流器和电网侧变流器，二者的输出补偿到风机所连接的交流母线，增强双馈风机的高电压穿越能力。/n

【技术特征摘要】
1.一种调相机参与提升双馈风机高电压穿越能力的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取双馈风电场的交流母线电压，同时判断所述交流母线电压的值和所述交流母线电压的变化率；
若交流母线电压的值为预设的额定值，调相机不参与无功补偿，若否，调相机参与无功补偿输出第一无功补偿量；
若交流母线电压的变化率超过预设的阈值，风机参与无功补偿输出第二无功补偿量，若否，风机不参与无功补偿；
(2)所述第一无功补偿量补偿到调相机所连接的交流母线，所述第二无功补偿量分配到双馈风机的转子侧变流器和电网侧变流器，二者的输出补偿到风机所连接的交流母线，增强双馈风机的高电压穿越能力。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述调相机采取定端电压控制方式，根据所述交流母线电压的值确定第一无功补偿量。


3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，将双馈风电场的交流母线电压参考值与交流母线电压相减得到差值，将差值经PI环节得到拟输出无功参考值，根据无功补偿使能信号选择拟输出总无功参考值和0两者之一输出至第一限幅环节，经第一限幅环节后得到双馈风机的第二无功补偿量。


4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，双馈风电场的交流母线电压经延时环节Δt后的值与自身相减得到差值，取差值的绝对值为交流母线电压的变化率；无功补偿使能信号通过比较交流母线电压的变化率与预设的阈值δ的大小得到。


5.根据权利要求4所述的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒展，马亮，熊华强，姚伟，詹锦，熊永新，艾小猛，文劲宇，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司电力科学研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：江西;36