【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风电机组电气控制，具体涉及一种构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法。
技术介绍
1、传统的全功率风电机组采用基于矢量控制的变流器控制方式，本质上属于电流源控制方式，采用双闭环的控制策略实现有解耦控制；外环可以是有功功率环，也可以是转速环；通常采用的是有功功率外环。由于在有功功率外环中无法表征电网频率对于风机出力的影响，因此传统电流源控制的全功率风电机组不具备参与电网调频的能力，需要在传统的矢量控制基础上增加反应电网频率变化的虚拟惯量控制环节，实现虚拟惯量控制的效果，使得全功率风电机组能够对电网提供惯量与功率支撑，具备此能力的全功率风电机组可被称为构网型风电机组。
2、目前主流的全功率风电机组构网型控制方式，主要特征为保留传统矢量控制结构，即双闭环控制。外环可根据控制需要选择功率环或者是转速环。内环为电流环，通过pll锁相环实现和电网同步。在此基础上，改变之处体现为外环给定中增加了反应电网频率变化的虚拟惯量控制环节，从而当系统频率发生变化时能够改变风电机组的有功功率出力，体现出有功支撑的控制效果。
3、然而，目前提出的虚拟惯量控制方法仅能适配于一种控制外环，当选择了有功功率作为功率外环的控制对象，则风电机组的转速就不再受到直接控制。导致在体现惯量响应的控制过程中风机转速有可能出现失控情况。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，使风电机组具备能够根据需要自动切换控
2、本专利技术通过以下技术手段实现上述技术目的。
3、一种构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法：设有有功功率外环控制模块和转速外环控制模块，其中在进行功率外环控制时，所述有功功率外环控制模块接入机侧变换器有功功率控制中；在进行转速外环控制时，所述转速外环控制模块接入机侧变换器有功功率控制中。
4、进一步地，依据风机转速，在功率外环控制与转速外环控制之间进行切换，其中当风机转速达到额定转速时，切换为转速外环控制；反之则进行功率外环控制。
5、进一步地，所述有功功率外环控制模块中，信号pin经pi控制器，得到风力发电机定子电流q轴分量的给定值isqref1，其中pin由下式获得：
6、pin＝δp+pmref-pm
7、式中，pmref为风电机组的有功功率给定，pm为风电机组有功功率的实际值，δp为附加功率，由下式获得：
8、δp＝δpd+δpp
9、
10、δpp＝kp(fref-f)
11、式中，f为电网频率实际值，kd为微分系数，δpd为微分附加功率，fref为电网频率基准值，kp为比例系数，δpp为比例附加功率。
12、进一步地，所述转速外环控制模块中，信号ωrin经pi控制器，得到风力发电机定子电流q轴分量的给定值isqref2，其中ωrin由下式获得：
13、ωrin＝ωrref-ωr
14、式中，ωrref为风电机组的转速给定值，ωr为风电机组的转速实际值。
15、进一步地，设有有功电流切换模块，用于控制功率外环控制与转速外环控制之间的切换：
16、
17、式中，isqref为最终送入机侧变换器有功功率控制的风力发电机定子电流q轴分量给定值。
18、进一步地，所述机侧变换器有功功率控制中，isqref减去定子电流的q轴分量isq后输入pi控制器，所得结果取反后，再减去定子电流d轴分量isd、额定频率ωm、定子电感ls的三者之积，得到反坐标变换的输入umd。
19、进一步地，还包括机侧变换器无功功率控制：风电机组的无功功率给定qmref和无功功率实际值qm之差输入到pi控制器，得到定子电流d轴分量的给定值isdref；再由isdref减去定子电流d轴分量的实际值isd，并将结果输入到pi控制器，pi控制器的输出结果取反后，加上定子电流q轴分量isq、额定频率ωm、定子电感ls的三者之积，得到反坐标变换的输入umq；
20、最后将上述umq、机侧变换器有功功率控制所得反坐标变换输入umd以及转子角θr输入反坐标变换，变换结果经svpwm模块生成脉冲控制信号控制转子侧变换器运行。
21、进一步地，设有切换控制模块，用于控制切换信号h，所述有功电流切换模块根据信号h执行操作，其中：
22、h＝i时，有功电流切换模块中isqref＝isqref1；
23、h＝0时，有功电流切换模块中isqref＝isqref2；
24、切换控制模块中分为手动切换模式和自动切换模式，其中手动切换模式下，信号h由人为指定；自动切换模式下：
25、
26、式中，ωr为风电机组实际转速。
27、进一步地，当由转速外环控制切换为功率外环控制时，所述有功功率外环控制模块中pi控制器开始正常根据pin实时计算isqref1；所述转速外环控制模块中pi控制器的输出值锁定保持在切换瞬间时刻的输出值；
28、当由功率外环控制切换为转速外环控制时，所述转速外环控制模块中pi控制器开始正常根据ωrin实时计算isqref2；所述有功功率外环控制模块中pi控制器的输出值锁定保持在切换瞬间时刻的输出值。
29、进一步地，所述有功功率外环控制模块和转速外环控制模块中分别设有锁存器，所述切换控制模块中，根据切换信号的变化情况，输出锁存信号s1、s2和复位信号f1、f2，其中：
30、当切换信号h出现上升沿时，设定s1＝f1＝0、s2＝f2＝1；
31、当切换信号h出现下降沿时，设定s1＝f1＝1、s2＝f2＝0；
32、所述有功功率外环控制模块中：
33、当s1＝f1＝1时，锁存器锁定记录下当前时刻的isqref1，并将记录下的isqref1作为复位值js1发送给pi控制器，pi控制器执行复位操作，将复位值js1作为输出；反之s1＝f1＝0时，锁存器不执行锁定操作，pi控制器不执行复位操作。
34、所述转速外环控制模块中：
35、当s2＝f2＝1时，锁存器锁定记录下当前时刻的isqref2，并将记录下的isqref2作为复位值js2发送给pi控制器，pi控制器执行复位操作，将复位值js2作为输出；反之s2＝f2＝0时，锁存器不执行锁定操作，pi控制器不执行复位操作。
36、本专利技术的有益效果为：
37、(1)本专利技术提供了一种构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，在能够实现风电机组自调频控制的基础上，实现转速与功率外环之间的切换控制；一方面将电网频率的变化反映到风电机组有功出力上，体现出虚拟惯量控制的效果，使得风电机组具备参与电网调频的能力；另一方面根据风机转速情况即使切换控制方式，防止风机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：设有有功功率外环控制模块和转速外环控制模块，其中在进行功率外环控制时，所述有功功率外环控制模块接入机侧变换器有功功率控制中；在进行转速外环控制时，所述转速外环控制模块接入机侧变换器有功功率控制中。
2.根据权利要求1所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：依据风机转速，在功率外环控制与转速外环控制之间进行切换，其中当风机转速达到额定转速时，切换为转速外环控制；反之则进行功率外环控制。
3.根据权利要求2所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：所述有功功率外环控制模块中，信号Pin经PI控制器，得到风力发电机定子电流q轴分量的给定值isqref1，其中Pin由下式获得：
4.根据权利要求3所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：所述转速外环控制模块中，信号ωrin经PI控制器，得到风力发电机定子电流q轴分量的给定值isqref2，其中ωrin由下式获得：
5.根据权利要求4所述的构网型风电机
6.根据权利要求5所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：所述机侧变换器有功功率控制中，isqref减去定子电流的q轴分量isq后输入PI控制器，所得结果取反后，再减去定子电流d轴分量isd、额定频率ωm、定子电感Ls的三者之积，得到反坐标变换的输入Umd。
7.根据权利要求1所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：还包括机侧变换器无功功率控制：风电机组的无功功率给定Qmref和无功功率实际值Qm之差输入到PI控制器，得到定子电流d轴分量的给定值isdref；再由isdref减去定子电流d轴分量的实际值isd，并将结果输入到PI控制器，PI控制器的输出结果取反后，加上定子电流q轴分量isq、额定频率ωm、定子电感Ls的三者之积，得到反坐标变换的输入Umq；
8.根据权利要求5所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：设有切换控制模块，用于控制切换信号H，所述有功电流切换模块根据信号H执行操作，其中：
9.根据权利要求8所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：当由转速外环控制切换为功率外环控制时，所述有功功率外环控制模块中PI控制器开始正常根据Pin实时计算isqref1；所述转速外环控制模块中PI控制器的输出值锁定保持在切换瞬间时刻的输出值；
10.根据权利要求8所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：所述有功功率外环控制模块和转速外环控制模块中分别设有锁存器，所述切换控制模块中，根据切换信号的变化情况，输出锁存信号S1、S2和复位信号F1、F2，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：设有有功功率外环控制模块和转速外环控制模块，其中在进行功率外环控制时，所述有功功率外环控制模块接入机侧变换器有功功率控制中；在进行转速外环控制时，所述转速外环控制模块接入机侧变换器有功功率控制中。
2.根据权利要求1所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：依据风机转速，在功率外环控制与转速外环控制之间进行切换，其中当风机转速达到额定转速时，切换为转速外环控制；反之则进行功率外环控制。
3.根据权利要求2所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：所述有功功率外环控制模块中，信号pin经pi控制器，得到风力发电机定子电流q轴分量的给定值isqref1，其中pin由下式获得：
4.根据权利要求3所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：所述转速外环控制模块中，信号ωrin经pi控制器，得到风力发电机定子电流q轴分量的给定值isqref2，其中ωrin由下式获得：
5.根据权利要求4所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：设有有功电流切换模块，用于控制功率外环控制与转速外环控制之间的切换：
6.根据权利要求5所述的构网型风电机组功率-转速柔性切换自调频控制方法，其特征在于：所述机侧变换器有功功率控制中，isqref减去定子电流的q轴分量isq后输入pi...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵昊舒，陈亚琳，杨战民，宋增禄，董强，罗乔，于海泉，吴敬仁，张成元，聂鹏，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。