适用于AVC系统的风电机组及其无功控制方法技术方案

本发明专利技术涉及适用于AVC系统的风电机组及其无功控制方法，风电机组包括风电变流器、原机组主控制器及外置AVC控制装置，其中，外置AVC控制装置包括外置AVC控制器及传感器，传感器通过硬接线与外置AVC控制器及风电变流器连接，外置AVC控制器通过现场总线与风电变流器连接，风电变流器通过现场总线与原机组主控制器连接。本发明专利技术能够充分利用双馈变流器的容量，提高双馈变流器无功输出能力，通过准故障状态下动态优化网侧及机侧的无功分配，提高了故障穿越时的无功响应速度。故障穿越时的无功响应速度。故障穿越时的无功响应速度。

【技术实现步骤摘要】
适用于AVC系统的风电机组及其无功控制方法


[0001]本专利技术涉及风电变流器控制
，具体涉及适用于AVC系统的风电机组及其无功控制方法。

技术介绍

[0002]传统的双馈风电机组一般采用单位功率因数模式(UPF mode)，风电机组控制系统下发的无功指令设为零，发电机只发出有功功率。随着风电机组大规模并网，电网越来越需要风电机组通过AVC(Automatic Voltage Control)功能提高电网运行的安全性和经济性，这就对风电机组的无功调节能力提出了新的要求。
[0003]双馈式风电机组的无功调节主要通过机组控制系统和风电变流器实现，现有的双馈式风电变流器一般主要接收控制系统的有功指令，少数发出无功的变流器一般采用机侧单独发出无功的方式，已有技术中未有变流器针对AVC系统配套无功的动态分配方法。

技术实现思路

[0004]为解决已有技术存在的不足，本专利技术提供了一种适用于AVC系统的风电机组，包括风电变流器、原机组主控制器及外置AVC控制装置，其中，外置AVC控制装置包括外置AVC控制器及传感器，传感器通过硬接线与外置AVC控制器及风电变流器连接，外置AVC控制器通过现场总线与风电变流器连接，风电变流器通过现场总线与原机组主控制器连接。
[0005]其中，所述传感器包括电压传感器及电流传感器。
[0006]其中，所述外置AVC控制器通过CANopen或Profibus现场总线与风电变流器连接。
[0007]其中，所述外置AVC控制器及传感器均与风电变流器中的变流器控制器连接。
[0008]其中，所述双馈变流器通过下述方法实现AVC系统的无功控制：
[0009]步骤S1：选取若干个典型工况，根据机组功率曲线计算出每个典型工况下对应的网侧变流器无功容量限值，在变流器内部通过曲线拟合方式设置网侧无功容量限值曲线；
[0010]其中，机组功率曲线中，Q
DFIG_n
为网侧变流器无功功率，S
DFIG_n
为网侧变流器视在功率，Q
DFIG_s
为网侧变流器有功功率；
[0011]步骤S2：选取若干个典型工况，根据双馈电机等效电路步骤S2：选取若干个典型工况，根据双馈电机等效电路计算出每个典型工况下对应的机侧变流器无功容量限值，通过拟合方式推导出机侧无功容量限值曲线；
[0012]其中，双馈电机等效电路中，P
s
为双馈电机定子有功，Q
s
为双馈电机定子无功，X
m
为激磁电抗，U
n
为定子相电压，I
′
r
为归算到定子侧的转子电流；
[0013]步骤S3：引入无功分配系数K，通过下述公式确定网侧及机侧的无功分配：
[0014][0015]‑
1≤K≤1
[0016]其中，Q
DFIG
为双馈系统总无功，Q
DFIG_n
为双馈系统网侧变流器无功，Q
DFIG_s
为机侧变流器控制的定子侧无功；
[0017]步骤S4：获取实时工况并根据实时工况以及步骤S1及步骤S2所拟合出的曲线，得到当前工况下机侧及网侧的变流器无功容量限值；通过步骤S3中公式得到机侧及网侧变流器无功，其中，在电网电压接近故障穿越阈值时，K值动态调整；在电网电压未接近故障穿越阈值时，取K＝1；
[0018]步骤S5：使机侧输出步骤S4中机侧无功容量限值及机侧变流器无功的较小者；使网侧输出步骤S4中网侧无功容量限值及剩余无功的较小者，剩余无功为双馈系统总无功与机侧输出的无功的差值。
[0019]本专利技术另外提供了一种适用于AVC系统的双馈式风电变流器无功控制方法，包括下述步骤：
[0020]步骤S1：选取若干个典型工况，根据机组功率曲线计算出每个典型工况下对应的网侧变流器无功容量限值，在变流器内部通过曲线拟合方式设置网侧无功容量限值曲线；
[0021]其中，机组功率曲线中，Q
DFIG_n
为网侧变流器无功功率，S
DFIG_n
为网侧变流器视在功率，Q
DFIG_s
为网侧变流器有功功率；
[0022]步骤S2：选取若干个典型工况，根据双馈电机等效电路步骤S2：选取若干个典型工况，根据双馈电机等效电路计算出每个典型工况下对应的机侧变流器无功容量限值，通过拟合方式推导出机侧无功容量限值曲线；
[0023]其中，双馈电机等效电路中，P
s
为双馈电机定子有功，Q
s
为双馈电机定子无功，X
m
为激磁电抗，U
n
为定子相电压，I
′
r
为归算到定子侧的转子电流；
[0024]步骤S3：引入无功分配系数K，通过下述公式确定网侧及机侧的无功分配：
[0025][0026]‑
1≤K≤1
[0027]其中，Q
DFIG
为双馈系统总无功，Q
DFIG_n
为双馈系统网侧变流器无功，Q
DFIG_s
为机侧变流器控制的定子侧无功；
[0028]步骤S4：获取实时工况并根据实时工况以及步骤S1及步骤S2所拟合出的曲线，得到当前工况下机侧及网侧的变流器无功容量限值；通过步骤S3中公式得到机侧及网侧变流器无功，其中，在电网电压接近故障穿越阈值时，K值动态调整；在电网电压未接近故障穿越阈值时，取K＝1；
[0029]步骤S5：使机侧输出步骤S4中机侧无功容量限值及机侧变流器无功的较小者；使网侧输出步骤S4中网侧无功容量限值及剩余无功的较小者，剩余无功为双馈系统总无功与机侧输出的无功的差值。
[0030]其中，所述步骤S4中，通过检测电压变化和持续时间来判断电网电压是否接近故障穿越阈值。
[0031]其中，所述步骤S1中，所拟合的网侧无功容量限值曲线包括感性无功容量限值曲线及容性无功容量限值曲线。
[0032]其中，所述步骤S2中，所拟合的机侧无功容量限值曲线包括感性无功容量限值曲线及容性无功容量限值曲线。
[0033]本专利技术提供的适用于AVC系统的风电机组及其无功控制方法，能够充分利用双馈变流器的容量，提高双馈变流器无功输出能力，通过准故障状态下动态优化网侧及机侧的无功分配，提高了故障穿越时的无功响应速度。
附图说明
[0034]图1：本专利技术的适用于AVC系统的风电机组的通讯拓扑图。
[0035]图2：本专利技术的适用于AVC系统的双馈式风电变流器无功控制方法工作流程图。
具体实施方式
[0036]为了对本专利技术的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面结合附图详细说明本专利技术的技术方案及其产生的有益效果。
[0037]双馈式风电变流器无功能力与风电机组的运行工况存在直接关系，因此风电机组的AVC功能作用时，有必要根据此时机组的工况调整无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于AVC系统的风电机组，其特征在于，包括风电变流器、原机组主控制器及外置AVC控制装置，其中，外置AVC控制装置包括外置AVC控制器及传感器，传感器通过硬接线与外置AVC控制器及风电变流器连接，外置AVC控制器通过现场总线与风电变流器连接，风电变流器通过现场总线与原机组主控制器连接。2.如权利要求1所述的适用于AVC系统的风电机组，其特征在于：所述传感器包括电压传感器及电流传感器。3.如权利要求1所述的适用于AVC系统的风电机组，其特征在于：所述外置AVC控制器通过CANopen或Profibus现场总线与风电变流器连接。4.如权利要求1所述的适用于AVC系统的风电机组，其特征在于：所述外置AVC控制器及传感器均与风电变流器中的变流器控制器连接。5.如权利要求1所述的适用于AVC系统的风电机组，其特征在于：所述双馈变流器通过下述方法实现AVC系统的无功控制：步骤S1：选取若干个典型工况，根据机组功率曲线计算出每个典型工况下对应的网侧变流器无功容量限值，在变流器内部通过曲线拟合方式设置网侧无功容量限值曲线；其中，机组功率曲线中，Q
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为网侧变流器无功功率，S
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为网侧变流器视在功率，Q
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为网侧变流器有功功率；步骤S2：选取若干个典型工况，根据双馈电机等效电路步骤S2：选取若干个典型工况，根据双馈电机等效电路计算出每个典型工况下对应的机侧变流器无功容量限值，通过拟合方式推导出机侧无功容量限值曲线；其中，双馈电机等效电路中，P
s
为双馈电机定子有功，Q
s
为双馈电机定子无功，X
m
为激磁电抗，U
n
为定子相电压，I
r
′
为归算到定子侧的转子电流；步骤S3：引入无功分配系数K，通过下述公式确定网侧及机侧的无功分配：
‑
1≤K≤1其中，Q
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为双馈系统总无功，Q
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为双馈系统网侧变流器无功，Q
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为机侧变流器控制的定子侧无功；步骤S4：获取实时工况并根据实时工况以及步骤S1及步骤S2所拟合出的曲线，得到当前工况下机侧及网侧的变流器无功容量限值；通过步骤S3中公式得到机侧及网侧变流器无功，其中，在电网电压接近故障穿越阈值时，K值动态调整；在电网电压未接近故障穿越阈值
时，取K＝1；步骤S5：使机侧输出步骤S4中机侧无功容量限值及机侧变流器无功的较小者；使网侧输出步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，朱峰，罗雄飞，苏哲侃，刘勇，侯少敏，闫诗玥，张小文，李月鹏，
申请(专利权)人：国能龙源电气有限公司，
类型：发明
国别省市：