自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法及系统技术方案

本公开提供了自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法及系统

【技术实现步骤摘要】
自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法及系统


[0001]本公开涉及风电机组调压
，具体涉及自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]双馈风力发电机是风电领域的主力机型，因双馈风电机组定子侧与交流电网直接相连，其对电网电压的变化非常敏感，而
UHVDC
受端换流站换相失败会引起送端电网发生“先低后高”的暂态电压动态过程，在电网电压发生电压跌落
/
电压骤升过程中转子绕组中易出现过电流及直流母线电压出现过电压危险，威胁双馈风电机组变流器的安全，迫使风电机组退出运行
。
因此需致力于研究如何提高双馈风机的低高电压故障穿越控制能力，目前自同步电压源型双馈风机的故障穿越控制目前主要针对低电压穿越控制展开研究，而对高电压故障场景下自同步电压源型双馈风机故障穿越控制展开的研究相对较少
。
且已有针对低电压故障穿越的控制研究策略主要有虚拟电阻控制策略等，但采用虚拟电阻控制策略时转子电流自由分量与定子自由磁链之间的相位关系会受到虚拟电阻值与风机运行点的影响，控制效果大受影响
。

技术实现思路

[0004]本公开为了解决上述问题，提出了自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法及系统，对称故障中，通过对自同步电压源型双馈风机的响应时间及励磁特性进行改进提升，实现其在低高电压穿越故障期间对外部电网电压的快速主动支撑或抑制；针对双馈风机特殊的电磁结构，减小时间常数并改进励磁特性，实现穿越控制时的自同步电压源型双馈风机的暂态抑制
。
[0005]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0006]自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法，包括：
[0007]根据双馈风机端电压幅值大小，确定自同步电压源双馈风机的对应时间常数；
[0008]根据双馈风机自身励磁能力及风电机组并网准则，确定低高电压穿越期间的虚拟励磁特性及
AVR
控制环节中的下垂系数，并采用暂态磁链抑制策略对低高电压穿越期间的虚拟励磁特性进行改进；
[0009]根据改进的低高电压穿越期间的虚拟励磁特性，确定低高电压穿越及稳态控制时自同步电压源双馈风机励磁特性曲线，实现故障期间风电机组能快速对外部电网对称电压跌落或对称电压骤升作出响应，对电网快速进行动态无功支撑
。
[0010]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0011]自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制系统，包括：
[0012]确定模块，用于根据双馈风机端电压幅值大小，确定自同步电压源双馈风机的对
应时间常数；
[0013]分析模块，用于根据双馈风机自身励磁能力及风电机组并网准则，确定低高电压穿越期间的虚拟励磁特性及
AVR
控制环节中的下垂系数，并采用暂态磁链抑制策略对低高电压穿越期间的虚拟励磁特性进行改进；
[0014]控制模块，用于根据改进的低高电压穿越期间的虚拟励磁特性，确定低高电压穿越及稳态控制时自同步电压源双馈风机励磁特性曲线，实现故障期间风电机组能快速对外部电网对称电压跌落或对称电压骤升作出响应，对电网快速进行动态无功支撑
。
[0015]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0016]一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法
。
[0017]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0018]一种电子设备，包括：处理器
、
存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法
。
[0019]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0020]本公开通过调节自同步电压源型双馈风机故障期间
AVR
的响应速度并分别和其低电压穿越期间和高电压穿越期间期间的励磁特性，实现了良好的无功补偿效果，支撑电网电压；针对双馈风机独特的电磁特性，基于暂态磁链的动态特性引入一个与暂态磁链相关的暂态电流指令值，引入
PIR
控制器替换原有
PI
控制器，并增加限幅环节，实现了加快暂态期间磁链自由分量的衰减速度
。
[0021]利用改进的低电压穿越励磁特性的表达式，通过低高电压穿越期间对自同步电压源双馈风机励磁特性的改进，可以实现故障期间风电机组快速对外部电网电压跌落
/
电压骤升作出响应，并对电网快速进行动态无功支撑，维持电网电压稳定；通过将电压骤升故障期间的
AVR
时间常数缩小，可以大大加快自同步电压源双馈风机的动态无功支撑速度
。
附图说明
[0022]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定
。
的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定
。
[0023]图1是本公开实施例一中的基于自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越协调控制方法的流程图；
[0024]图2是本公开实施例一中的双馈感应发电机的暂态磁链抑制策略控制环节流程图；
[0025]图3是本公开实施例一中的双馈感应发电机的自动电压调节控制环节框图；
[0026]图4是本公开实施例一中的双馈感应发电机的转子电流控制环节框图；
[0027]图
5(a)
是本公开实施例一中的低电压穿越期间自同步双馈风机励磁特性图；
[0028]图
5(b)
是本公开实施例一中的高电压穿越期间自同步双馈风机励磁特性图；
[0029]图6是本公开实施例一中的转子电流指令值限幅控制环节框图；
[0030]图7是本公开实施例一中的自同步双馈风机电流环控制环节框图；
[0031]图8是本公开实施例一中的自同步电压源双馈风机仿真示意图；
[0032]图
9(a)
是本公开实施例一中的低电压穿越时期定子电压波形图；
[0033]图
9(b)
是本公开实施例一中的低电压穿越时期定子电流波形图；
[0034]图
9(c)
是本公开实施例一中的低电压穿越时期转子
d
轴电流波形图；
[0035]图
9(d)
是本公开实施例一中的低电压穿越时期转子
q
轴电流波形图；
[0036]图
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法，其特征在于，包括：根据双馈风机端电压幅值大小，确定自同步电压源双馈风机的对应时间常数；根据双馈风机自身励磁能力及风电机组并网准则，确定低高电压穿越期间的虚拟励磁特性及
AVR
控制环节中的下垂系数，并采用暂态磁链抑制策略对低高电压穿越期间的虚拟励磁特性进行改进；根据改进的低高电压穿越期间的虚拟励磁特性，确定低高电压穿越及稳态控制时自同步电压源双馈风机励磁特性曲线，实现故障期间风电机组能快速对外部电网对称电压跌落或对称电压骤升作出响应，对电网快速进行动态无功支撑
。2.
如权利要求1所述的自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法，其特征在于，双馈风机的端电压幅值处于
0.2p.u.
‑
0.9p.u.
时或
1.1p.u.
‑
1.3p.u.
时缩小
AVR
时间常数
。3.
如权利要求1所述的自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法，其特征在于，当双馈风机面临外部电网电压跌落故障时，自同步电压源控制原有
AVR
控制的基础上对其响应时间常数进行切换，快速响应电网故障维持端电压的稳定，其控制表达式为：其中，
τ
e
为
AVR
控制的基础上对其响应时间常数
。4.
如权利要求1所述的自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法，其特征在于，根据双馈风机自身励磁能力及风电机组并网准则要求，对低电压穿越期间的虚拟励磁特性进行改进，其
AVR
控制环节中的下垂系数为：其中，
K
u
为
AVR
控制环节中的下垂系数；
K
u_nomal
为稳态运行时双馈风机励磁特性曲线斜率；
I
fmax
为双馈风力励磁电流最大值；
I
fN
为双馈风机端电压为额定电压时的励磁电流值
。5.
如权利要求1所述的自同步电压源型双馈风电机组高低电压穿越控制方法，其特征在于，采用暂态磁链抑制策略对低高电压穿越期间的虚拟励磁特性进行改进，具体包括：根据只含自由分量的双馈发电机的数学模型和定子磁链动态分量，确定定子磁通动态分量，分析磁链自由分量的衰减速度与转子电流自由分量和定子磁链自由分量的相位关系之间的联系；根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志军，汪淑奕，王其财，丁磊，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：