【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风电控制，更为具体地讲，涉及一种基于临界短路比的风电机组并网点电压协调控制方法。
技术介绍
1、随着全球科学技术和社会经济的飞速发展，能源问题日益凸显，比如人们对传统能源石油和天然气的使用越来越多，资源短缺的同时，造成严重的环境污染和生态平衡的破坏。在理论研究和工程实际中，人们期望通过新能源来替代传统化石油能源以解决能源矛盾问题，新能源发电技术迅速在国内外发展。作为新能源的代表，风力发电的装机规模快速增长。但是由于其自身不确定性，对系统强度要求较高，并网点电压稳定性问题日益凸显。
2、大型风电系统通常位于偏远地区，通过长距离输电线路与电力系统相连，线路阻抗较大时，电力系统较弱。在弱电力系统中，由于电压波动，风电机组很容易脱网。即使在较强的电力系统中，电网阻抗也可能因故障或操作而发生显著变化。因此，准确评估系统强度对大规模风电并网的电力系统电压稳定性具有重要意义。
3、为了提高风电接入弱电网的能力，风电场必须维持并网点电压在电网允许的范围内，而电压的控制离不开风电场无功功率的调节，因此，必须提高风电场的无功补偿能力，才能更加有效地维持电压稳定。由于大型风电场大多数位于偏远地区，外部电网无法及时提供电压支持，并且安装无功补偿设备所需一定的额外基础设施建设和维护成本。双馈异步风力发电机(the doubly-fed induction generator,dfig)是目前应用最为广泛的风力发电机。随着电力电子技术的提高，具有交－直－交变流器的dfig具有一定的无功调节能力，所以利用dfig提供无功
4、现阶段，已有大量学者从改进系统强度以及控制方法等方面提升并网点电压的稳定性。但是，现有的dfig无功控制策略并没有完全调动dfig的功率输出能力，需要进一步改进。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于临界短路比的风电机组并网点电压协调控制方法，通过判断风机并网系统的强度，针对弱电网情况提出相应的控制策略，有效改善了并网点电压的稳定性，同时减少了不必要的有功损耗。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术基于临界短路比的风电机组并网点电压协调控制方法包括以下步骤：
3、s1：采用如下公式计算风机并网系统的短路比scr：
4、
5、其中，upcc为并网点电压，sn为并网双馈异步风力发电机dfig的额定容量，z为dfig的等效阻抗，z＝r+jx，r和x分别为dfig的等效电阻和等效电抗；
6、采用如下公式计算风电机组的临界短路比cscr：
7、
8、其中，p、q分别为dfig的有功功率和无功功率，s为dfig注入的视在功率；
9、s2：判断是否短路比scr＜2，如果不是，则进入步骤s3，否则进入步骤s4；
10、s3：采用传统的可调功率因数控制对dfig进行控制，即根据dfig并网系统的无功需求计算功率因数要求，然后由dfig通过定子侧产生所需要的无功功率以支撑并网点电压稳定；
11、s4：判断是否scr＞cscr，如果是，进入步骤s5，否则进入步骤s6；
12、s5：dfig采用转子侧变流器rsc恒压单独控制模式进行并网点电压控制，即dfig根据当前并网点电压upcc与预设基准电压uref之间的误差，自动从定子侧输出所需的无功功率；
13、s6：采用如下公式计算定子无功功率输出极限值qsmax：
14、
15、其中，us为定子电压，lm、ls分别为互感系数和定子绕组自感系数，ω1为定子绕组电流和电压的角频率，ps为定子侧输出有功功率，ir max为转子电流最大值；
16、采用如下公式计算网侧变流器无功功率极限值qg max：
17、
18、其中，pg，sg分别为电网母线的有功功率和视在功率；
19、s7：判断是否qd＜qs max+qg max，如果是，进入步骤s8，否则进入步骤s9；
20、s8：由转子侧变流器rsc和网侧变流器gsc协同对dfig进行无功控制，具体步骤包括：
21、s8.1：采用如下公式计算得到dfig当前的无功需求q′d：
22、
23、s8.2：采用如下公式计算输电线路的无功损耗qloss：
24、
25、其中，θ为并网点电压和电网母线电压相角差；
26、s8.3：采用如下公式计算得到无功需求qd：
27、qd＝q′d+qloss
28、s8.4：确定rsc的无功参考输入qsref和gsc的无功参考输入qgref，由rsc和gsc基于无功功率进行协调控制，其中rsc的无功参考输入qsref采用如下公式确定：
29、
30、gsc的无功参考输入qgref采用如下公式确定：
31、
32、s9：采用如下公式重新计算定子无功功率输出极限值qs_max：
33、
34、其中，irq_max为转子q轴电流最大值，ird为转子d轴电流；ls为定子自感系数；lm为定转子绕组之间的互感系数；ψs为定子磁链；
35、令rsc的无功参考输入qsref＝qs_max，有功参考输入为最大功率追踪得到的有功参考输入pr_ref，gsc的无功参考输入qgref＝qgmax；其中有功参考输入pr_ref采用如下方法计算：
36、计算定子输出功率qs与定子无功功率输出极限值qs_max的误差qs_max-qs，采用pi控制器根据误差qs_max-qs生成有功功率协调因子pr_c，其最小值设置为0，最大值设置为-pr_ref；最后根据生成的有功功率协调因子pr_c，更新有功参考输入为pr_ref＝pr_ref-pr-c。
37、本专利技术基于临界短路比的风电机组并网点电压协调控制方法，采用推导得到的临界短路比的最大值作为区分风机并网系统强弱的临界值，如果为强电网则采用传统控制策略对dfig进行控制，如果为弱电网则利用弱电网dfig稳态模型重新计算dfig的机械特性以及输电线路对无功输出的限制，在上述限制条件下采用动态无功协调控制策略对dfig进行控制。
38、本专利技术具有以下技术效果：
39、(1)本专利技术在考虑阻抗比的情况下构建准确的临界短路比表示式，并求解了临界短路比在不同阻抗比情况下的极值，将得到的临界短路比极值作为双馈风机并网系统强弱的判断标准。在固定阻抗比下引入了一种风力发电机并网系统电压支持强度评估指标，该指标通过比较实际短路比与临界短路比的大小来判断系统的稳定状态。该指标有严格的理论支撑且推导简单，评估准确。
40、(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于临界短路比的风电机组并网点电压协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于临界短路比的风电机组并网点电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘群英，盖鑫，许远志，刘金哲，张昌华，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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