【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及全功率风电变流器控制，尤其涉及一种电压源型全功率风电变流器控制方法、装置、系统及介质。
技术介绍
1、风电机组规模化的有效吸收接纳需要通过大容量的新能源外送系统工程，然而送端系统和大电网主网系统存在较远的电气距离，且新能源附近的配套系统由于火电等以同步机组发电系统的容量不足，使得周边呈现出转动惯量低、阻抗高和短路比低等的弱电网的特性，这种情况容易在故障发生时引起频率和电压震荡，严重时甚至会迫使风电机组脱网，引起大面积停电现象。借鉴传统电力系统运行经验，若让风电变流器具备同步发电机的特性，能提高新能源发电系统的稳定性运行特性。在风力发电机组中，由于直驱式电机效率高，体积比小等明显优势，发电设备已逐步采用直驱风机发电，因此研究全功率风电变流器并网控制具有重要意义。
2、全功率风电变流器网侧拓扑结构如图1所示，主要由直流母线电容、网侧逆变器以及大电网组成。现有技术中，针对于全功率风电变流器的控制，现有技术中通常是采用电流源型控制方法控制全功率风力发电机组，而随着风电机组并网率的逐步提高，大电网逐渐呈现出弱电网趋势，电流源型控制方法不具备对于电网的主动频率及电压支撑的能力，容易造成自身稳定运行问题。为解决并网逆变器稳定性问题，目前通常是将逆变器功率外环引入同步发电机组电压和频率调差特性然后采用下垂控制方法，但是下垂控制仅针对同步发电机外下垂特性，又会存在无法模拟同步机真实运行情况的情况。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种电压源型全功率风电变流器控制装置，包括：
4、输入模块，用于输入无功功率参考值以及有功功率参考值；
5、虚拟同步模块，用于输入所述无功功率参考值以及有功功率参考值进行虚拟同步控制，得到电动势以及定子侧角度输出；
6、电压转换模块，用于输入虚拟同步模块输出的电动势以及定子侧角度进行电压转换，输出d轴和q轴电压；
7、pi控制模块，用于将所述电压转换模块输出的d轴和q轴电压作为电压参考值，并输入d轴和q轴的电压反馈值以及电流反馈值进行pi控制，得到d轴和q轴的转子电压；
8、驱动控制模块，用于根据得到的所述d轴和q轴的转子电压驱动控制网侧变流器产生定子电流。
9、进一步的，所述输入模块包括：
10、第一输入单元，用于接入分别对应高电压穿越、低电压穿越以及正常运行状态所对应的无功功率参考值，经过开关切换后输出所需的无功功率参考值；
11、第二输入单元，用于根据直流母线电压以及风场额定电压计算得到有功参考值输出。
12、进一步的，所述第一输入单元包括开关切换电路，所述开关切换电路的输入端分别接入对应高电压穿越、低电压穿越以及正常运行状态所对应的无功功率参考值，输出端选择一路无功功率参考值输出。
13、进一步的，所述第二输入单元包括依次连接的pi控制环以及乘法器，所述pi控制环的输入端输入直流母线电压以及直流母线电压参考值，输出端输出有功电流值，所述乘法器的输入端分别输入风场额定电压以及所述有功电流值，输出端输出有功功率参考值。
14、进一步的，所述pi控制模块包括：
15、第一pi控制单元，用于将所述电压转换模块输出的d轴和q轴电压作为电压参考值，并输入d轴和q轴的电压反馈值进行pi控制，得到d轴和q轴的转子电流；
16、第二pi控制单元，用于输入d轴和q轴的电流反馈值以及所述转子电流进行pi控制，得到d轴和q轴的转子电压。
17、进一步的，所述驱动控制模块包括：
18、2r/3s转换单元，用于将所述d轴和q轴的转子电压进行坐标变换，得到三相静止坐标系下电压值；
19、svpwm控制单元，用于根据所述三相静止坐标系下电压值采用svpwm方式驱动控制网侧变流器。
20、一种全功率风电变流器控制系统，包括：
21、监测模块，用于监测被测风电变流器出口的网压状态；
22、如上述电压源型全功率风电变流器控制装置；
23、电流源型控制装置，用于按照电流源型控制方法对网侧变流器进行控制；
24、切换控制模块，用于如果网压处于预设的正常范围内，则启动所述电压源型全功率风电变流器控制装置以进行电压源型控制；如果网压下降到低压穿越状态，则控制切换启动所述电流源型控制装置以进行电流源型控制。
25、一种电压源型全功率风电变流器控制方法，包括：
26、输入无功功率参考值以及有功功率参考值；
27、输入所述无功功率参考值以及有功功率参考值进行虚拟同步控制，得到电动势以及定子侧角度输出；
28、输入所述电动势以及定子侧角度进行电压转换，输出d轴和q轴电压；
29、将输出的所述d轴和q轴电压作为电压参考值，并输入d轴和q轴的电压反馈值以及电流反馈值进行pi控制，得到d轴和q轴的转子电压；
30、根据所述d轴和q轴的转子电压驱动控制网侧变流器产生定子电流。
31、进一步的，当被控变流器发生低电压穿越时，输入第一无功功率参考值，所述第一无功功率参考值使用预设低电压穿越状态下的第一电流参考值计算得到；当被控变流器发生高电压穿越时，输入第二无功功率参考值，所述第二无功功率参考值使用预设高电压穿越状态下的第二电流参考值计算得到，被控变流器正常运行时，给定无功功率为0。
32、进一步的，所述第一电流参考值根据预设低电压穿越动态无功电流比例系数、风场额定电压以及风场额定电流计算得到，所述第二电流参考值根据预设高电压穿越动态无功电流比例系数、风场额定电压以及风场额定电流计算得到。
33、进一步的，所述第一电流参考值按照式itref＝kl×(0.925-ut)×it计算得到，所述第二电流参考值按照式itref＝kg×(1.075-ut)×it计算得到，其中，itref为无功电流参考值，kg为高电压穿越动态无功电流比例系数，kl为低电压穿越动态无功电流比例系数，it为风场额定电流，ut为风场额定电压。
34、进一步的，所述有功功率参考值根据风场额定电压以及所需注入的有功电流值计算得到，所述所需注入的有功电流值通过将直流母线电压输入至pi控制环得到。
35、进一步的，所述根据得到的所述d轴和q轴的转子电压驱动控制网侧变流器产生定子电流包括：
36、将所述d轴和q轴的转子电压进行坐标变换，得到三相静止坐标系下电压值；
37、根据所述三相静止坐标系下电压值采用svpwm方式驱动控制网侧变流器产生定子电流。
38、一种全功率风电变流器控制方法，步骤包括：
39、监测被测风电变本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述输入模块(1)包括：
3.根据权利要求2所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述第一输入单元(11)包括开关切换电路，所述开关切换电路的输入端分别接入对应高电压穿越、低电压穿越以及正常运行状态所对应的无功功率参考值，输出端选择一路无功功率参考值输出。
4.根据权利要求2所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述第二输入单元(12)包括依次连接的PI控制环以及乘法器，所述PI控制环的输入端输入直流母线电压以及直流母线电压参考值，输出端输出有功电流值，所述乘法器的输入端分别输入风场额定电压以及所述有功电流值，输出端输出有功功率参考值。
5.根据权利要求1所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述PI控制模块(4)包括：
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述驱动控制模块(5)包括：
7.
8.一种电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，当被控变流器发生低电压穿越时，输入第一无功功率参考值，所述第一无功功率参考值使用预设低电压穿越状态下的第一电流参考值计算得到；当被控变流器发生高电压穿越时，输入第二无功功率参考值，所述第二无功功率参考值使用预设高电压穿越状态下的第二电流参考值计算得到，被控变流器正常运行时，给定无功功率为0。
10.根据权利要求9所述的电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，所述第一电流参考值根据预设低电压穿越动态无功电流比例系数、风场额定电压以及风场额定电流计算得到，所述第二电流参考值根据预设高电压穿越动态无功电流比例系数、风场额定电压以及风场额定电流计算得到。
11.根据权利要求10所述的电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，所述第一电流参考值按照式ITref＝L×(0.925-UT)×IT计算得到，所述第二电流参考值按照式ITref＝G×(1.075-UT)×IT计算得到，其中，ITref为电流参考值，KG为高电压穿越动态无功电流比例系数，KL为低电压穿越动态无功电流比例系数，IT为风场额定电流，UT为风场额定电压。
12.根据权利要求8所述的电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，所述有功功率参考值根据风场额定电压以及所需注入的有功电流值计算得到，所述所需注入的有功电流值通过将直流母线电压输入至PI控制环得到。
13.根据权利要8～12中任意一项所述的电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，所述根据得到的所述d轴和q轴的转子电压驱动控制网侧变流器产生定子电流包括：
14.一种全功率风电变流器控制方法，其特征在于，步骤包括：
15.根据权利要求14所述的全功率风电变流器控制方法，其特征在于，所述监测被测风电变流器出口的网压状态前还包括：当被控风电变流器开机启动时，先按照电流源型控制方法对网侧变流器进行控制，当网压达到预设值后，切换按照所述电压源型全功率风电变流器控制方法对网侧变流器进行控制。
16.一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如权利要求8～15中任意一项所述方法。
17.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求8～15中任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述输入模块(1)包括：
3.根据权利要求2所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述第一输入单元(11)包括开关切换电路，所述开关切换电路的输入端分别接入对应高电压穿越、低电压穿越以及正常运行状态所对应的无功功率参考值，输出端选择一路无功功率参考值输出。
4.根据权利要求2所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述第二输入单元(12)包括依次连接的pi控制环以及乘法器，所述pi控制环的输入端输入直流母线电压以及直流母线电压参考值，输出端输出有功电流值，所述乘法器的输入端分别输入风场额定电压以及所述有功电流值，输出端输出有功功率参考值。
5.根据权利要求1所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述pi控制模块(4)包括：
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电压源型全功率风电变流器控制装置，其特征在于，所述驱动控制模块(5)包括：
7.一种全功率风电变流器控制系统，其特征在于，包括：
8.一种电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，当被控变流器发生低电压穿越时，输入第一无功功率参考值，所述第一无功功率参考值使用预设低电压穿越状态下的第一电流参考值计算得到；当被控变流器发生高电压穿越时，输入第二无功功率参考值，所述第二无功功率参考值使用预设高电压穿越状态下的第二电流参考值计算得到，被控变流器正常运行时，给定无功功率为0。
10.根据权利要求9所述的电压源型全功率风电变流器控制方法，其特征在于，所述第一电流参考值根据预设低电...
【专利技术属性】
技术研发人员：周旺，贺西，徐凤星，戴茜茜，彭赟，彭啸迪，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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