一种双馈风力发电机组自同步控制方法技术

本发明专利技术提供一种双馈风力发电机组自同步控制方法，包括：系统由风力机、感应发电机、转子侧变换器和网侧变换器等组成，风力机控制系统包括空气动力学模型、MPPT控制、电磁转矩控制、桨距角与桨距角补偿控制、速度控制以及机械轴系控制单元。本发明专利技术通过转子侧变流器控制单元实现自同步控制，系统包括功率同步控制、无功功率控制、阻尼控制和虚拟电阻控制环节，通过在直流电压时间尺度上建模，能够主动支撑电网调压和调频，分析系统次同步振荡问题，提高电网系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈风力发电机组自同步控制方法
本专利技术属于发电机控制
，涉及一种双馈风力发电机组自同步控制方法。
技术介绍
近年来，我国新能源发电呈持续快速增长趋势，截至2019年底，全球累计风电装机容量达650GW，中国陆上和海上风电累计装机容量占比分别达37％和23％。但一直以来，都因其随机性、波动性、间歇性等特征对并网消纳、电网电压和频率稳定性、电能质量等方面造成影响。尤其随着新能源发电渗透水平的不断提高，传统同步发电机占比减少，难以提供充足的惯性和阻尼，使得系统小扰动稳定性等问题变得更加突出。如何使风机具有类似同步发电机的惯量、阻尼和同步特性，主动参与电网电压和频率调节，为系统提供同步支撑，成为目前亟需解决的问题之一。当前风电机组普遍使用基于锁相同步的矢量控制方式，即比利时鲁汶大学VSG方案、美国GEC方案所使用的控制方法，该方法中有功功率、无功功率分别通过d轴定向、q轴定向控制端电压，相应控制输出幅值信息与相位信息，两者处于相互耦合状态，只能运行于并网系统，且不具备多机并联自主组建电网的能力。同时，由于锁相环具有快速动态响应特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈风力发电机组自同步控制方法，其特征在于，提供一种自同步控制策略，使得变流器在外特性上更接近于同步机，呈现类似传统电机惯性，在受到扰动后可快速恢复系统频率及电压稳定；通过在直流电压时间尺度上对双馈风电机组自同步控制进行建模和分析，能够验证自同步策略应用于风电场并网的可行性，并进一步缓解系统发生次同步振荡问题的严重性，有效提高电网稳定性。/n

【技术特征摘要】
1.一种双馈风力发电机组自同步控制方法，其特征在于，提供一种自同步控制策略，使得变流器在外特性上更接近于同步机，呈现类似传统电机惯性，在受到扰动后可快速恢复系统频率及电压稳定；通过在直流电压时间尺度上对双馈风电机组自同步控制进行建模和分析，能够验证自同步策略应用于风电场并网的可行性，并进一步缓解系统发生次同步振荡问题的严重性，有效提高电网稳定性。


2.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组自同步控制方法，其特征在于，提供一种包括风力机、感应发电机、转子侧变换器和网侧变换器的系统，其中，风能经风力机转化为动能，并通过其机械轴系传到感应发电机，实现电能的转换，其定子直接与电网相连，转子则连接转子侧变换器和网侧变换器。


3.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组自同步控制方法，其特征在于，该系统包括风力机控制系统，即空气动力学模型、MPPT控制、电磁转矩控制、桨距角与桨距角补偿控制、速度控制等模块以及机械轴系模型；机械系统由风轮、低速轴、变速箱、高速轴和发电机转子等几部分组成，其轴系可被分为多个质量块，为简化分析和建模，采用两质量块模型来模拟双馈风电机组的机械轴系部分。


4.根据权利要求3所述的双馈风力发电机组自同步控制方法，其特征在于，风力机和机械轴系模型，包括建立自同步发电机的定转子磁链方程、定转子电压方程、电磁转矩方程和机械运动方程；根据实时风速采用转速最优化算法进行计算，得到转速优化结果，根据桨距角指令进行桨距角及补偿控制计算，得桨距角优化结果并反馈到输入端；气动功率输出电磁功率经电磁转矩、MPPT控制、机械轴系运动方程、速度控制环节后，输出功率参考值。


5.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组自同步控制方法，其特征在于，双馈风电机组转子侧变换器控制采用自同步控制方法，用于实现对输出电流矢量幅值和频率的独立控制，系统包括功率同步控制、无功功率控制、阻尼控制和虚拟电阻限...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宇，鄂霖，蔡钦钦，朱永强，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11