全功率风力发电机组网侧变流器启动方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法及系统，在低电压穿越期间，网侧变流器不直接以整流器模式重启，而是将网侧变流器的有功功率控制处于有功电流单闭环控制模式，使其快速恢复有功输出，直流侧电压实际值和直流侧电压参考值之间的差值的绝对值不大于直流侧电压波动冗余值时，说明网侧变流器完全恢复与机侧变流器馈入直流侧支撑电容能量相匹配的有功出力，有源撬棒电路完全切除，再将网侧变流器的有功功率控制调整为直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式，解决了在低电压穿越期间，网侧变流器重启过程中，有源撬棒电路可能会频繁投切，引起直流侧电压及网侧并网电流的震荡，最终致使低电压穿越的失败的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电
，更具体地说，涉及一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法及系统。
技术介绍
相比于双馈变流器，全功率变流器的优点在于其将发电机和电网完全隔离，使得发电机调速范围更宽，从而可以更大范围地实现最大功率点跟踪运行；同时由于发电机和电网的完全隔离，全功率变流器具备更强的故障兼容运行能力，在电网不对称情况下，依旧可以实现变流器并网电流及发电机定子电流的对称运行。目前比较常见的MW级全功率风力发电机组系统如图1和图2所示，其网侧变流器均采用全功率变流器，采用三相H桥结构。图1中，网侧变流器103工作于可控整流器模式，机侧变流器101工作于不可控整流器模式，一般通过调节励磁电源104输出电流的大小来实现最大功率点跟踪运行。图2中，网侧变流器203工作于可控整流器模式，机侧变流器 201工作于功率外环、转矩内环(可以没有功率外环)的双闭环控制模式，一般通过控制机侧变流器201的输出功率来实现最大功率点跟踪运行。并且，当电网出现低电压故障时，为了使全功率变流器具有低电压穿越能力，漏级全功率变流器大都在直流侧装有大功率的有源撬棒电路，如图1中的102和图2中的202 所示。具体的，低电压故障一般分为电网跌落瞬间、低压期间及电网恢复瞬间三个阶段。 在低电压故障期间，励磁电源104和机侧变流器201维持原有控制方式进行最大功率跟踪运行，而网侧变流器103和203会在电网跌落瞬间或电网恢复瞬间进行闭锁以躲过因电网突变造成的系统过流，并当电网在低压期间或者恢复正常后，再重新恢复工作。此外，在电网发生低电压故障期间，风力发电机组会因其惯性的原因使得发电机的转速变化范围很小，机侧变流器101馈入直流侧支撑电容Cl以及机侧变流器201馈入直流侧支撑电容C2的能量基本维持不变，为了将网侧变流器103和203来不及送至电网的多余能量泄放掉以保证直流侧电压被控制在安全电压范围以内，直流侧有源撬棒电路102和202均以“棒-棒” 控制的方式运行，在直流侧电压过高时触发有源撬棒回路，撬棒回路降低电压至正常值后关断。电网在低压期间或者恢复正常后，网侧变流器开始重启，由于其从重启到完全建立与机侧变流器馈入直流侧支撑电容能量相匹配的有功功率输出需要一定的时间，此时， 因为机侧变流器馈入直流侧支撑电容的能量大于网侧变流器输出的能量，直流侧电压可能依旧过高，所以关断后的有源撬棒电路会再次以“棒-棒”的方式启动，直至网侧变流器完全恢复有功出力。即在低电压穿越期间，网侧变流器重启过程中，有源撬棒电路可能会频繁投切，这样就可能会引起直流侧电压及网侧并网电流的震荡，最终致使低电压穿越的失败
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法及系统，以解决现有技术中在低电压穿越期间，网侧变流器重启过程中，有源撬棒电路可能会频繁投切，引起直流侧电压及网侧并网电流的震荡，最终致使低电压穿越的失败的问题。为解决上述问题，现提出的方案如下一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法，包括控制网侧变流器的有功功率控制处于有功电流单闭环控制模式，该模式下的有功电流单闭环调节器的输入值为网侧变流器有功电流参考值和有功电流实际值之间的差值；在有功电流参考值的控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值，将其与预设的直流侧电压参考值作比较；若判定所述直流侧电压参考值和直流侧电压实际值差值的绝对值不大于直流侧电压波动冗余值，则调整网侧变流器的有功功率控制处于直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式；否则，计算得到该控制周期下的有功电流参考值增量，将其增加到该控制周期下的有功电流参考值上得到下一控制周期的有功电流参考值，并在所述有功电流参考值的下一控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值。优选地，当未知全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率时，所述有功电流参考值初始值为0 ；当已知全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率时，所述有功电流参考值初始值根据计算得到，式中 为电网线电压，ρ为全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率。优选地，所述有功电流参考值增量为直流侧电压实际值和直流侧电压参考值之间的差值的sgn函数与预设常量的乘积。优选地，当所述网侧变流器的有功功率控制处于直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式时，直流侧电压外环调节器输出的初始值为所述控制周期的上一控制周期内的有功电流参考值，输入值为所述直流侧电压参考值和直流侧电压实际值的差值。优选地，当所述网侧变流器的有功功率处于直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式时，有功电流内环调节器的输入值为有功电流参考值与有功电流实际值的差值。优选地，所述网侧变流器的无功功率控制为无功电流单闭环控制模式，无功电流单闭环调节器的输入为无功电流参考值与无功电流实际值的差值。优选地，所述无功电流参考值根据计算得到，式中Q为网侧变流器向电网提供的无功功率，&为电网线电压。一种全功率风力发电机组网侧变流器启动系统，包括网侧变流器工作模式调整单元，用于调整所述网侧变流器的有功功率控制模式；电压获取单元，用于在有功电流参考值的控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值；第一计算单元，用于计算直流侧电压参考值和所述电压获取单元得到的直流侧电压实际值的差值，并判断该差值的绝对值是否不大于直流侧电压波动冗余值，当该差值的绝对值不大于直流侧电压波动冗余值，所述网侧变流器工作模式调整单元调整网侧变流器的有功功率控制处于直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式；第二计算单元，用于当所述直流侧电压参考值和直流侧电压实际值之间的差值的绝对值大于直流侧电压波动冗余值时，计算得到该控制周期下的有功电流参考值增量；电流获取单元，用于获取全功率风力发电机组的有功电流实际值；第三计算单元，用于在所述控制周期内的有功电流参考值的基础上增加所述有功电流参考值增量得到下一控制周期的有功电流参考值，并计算与所述电流获取单元得到的有功电流实际值的差值，输入至有功电流单闭环调节器。优选地，所述网侧变流器工作模式调整单元还用于调整所述网侧变流器的无功功率控制模式。从上述的技术方案可以看出，本专利技术公开的全功率风力发电机组网侧变流器启动方法中，在低电压穿越期间，网侧变流器不直接以整流器模式重启，而是将网侧变流器的有功功率控制处于有功电流单闭环控制模式，使其快速恢复有功输出，当全功率风力发电机组的直流侧电压实际值和直流侧电压参考值之间的差值的绝对值不大于直流侧电压波动冗余值时，说明网侧变流器完全恢复与机侧变流器馈入直流侧支撑电容能量相匹配的有功出力，直流侧有源撬棒电路完全切除，再将网侧变流器的有功功率控制调整为直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式，解决了现有技术中在低电压穿越期间，网侧变流器重启过程中，有源撬棒电路可能会频繁投切，引起直流侧电压及网侧并网电流的震荡，最终致使低电压穿越的失败的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法，其特征在于，包括：控制网侧变流器的有功功率控制处于有功电流单闭环控制模式，该模式下的有功电流单闭环调节器的输入值为网侧变流器有功电流参考值和有功电流实际值之间的差值；在有功电流参考值的控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值，将其与预设的直流侧电压参考值作比较；若判定所述直流侧电压参考值和直流侧电压实际值差值的绝对值不大于直流侧电压波动冗余值，则调整网侧变流器的有功功率控制处于直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式；否则，计算得到该控制周期下的有功电流参考值增量，将其增加到该控制周期下的有功电流参考值上得到下一控制周期的有功电流参考值，并在所述有功电流参考值的下一控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值。

【技术特征摘要】
1.一种全功率风力发电机组网侧变流器启动方法，其特征在于，包括控制网侧变流器的有功功率控制处于有功电流单闭环控制模式，该模式下的有功电流单闭环调节器的输入值为网侧变流器有功电流参考值和有功电流实际值之间的差值；在有功电流参考值的控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值，将其与预设的直流侧电压参考值作比较；若判定所述直流侧电压参考值和直流侧电压实际值差值的绝对值不大于直流侧电压波动冗余值，则调整网侧变流器的有功功率控制处于直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式；否则，计算得到该控制周期下的有功电流参考值增量，将其增加到该控制周期下的有功电流参考值上得到下一控制周期的有功电流参考值，并在所述有功电流参考值的下一控制周期内，获取全功率风力发电机组的直流侧电压实际值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当未知全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率时，所述有功电流参考值初始值为0 ；当已知全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率时，所述有功电流参考值初始值根据P/(#、)计算得到，式中 为电网线电压，P为全功率风力发电机组机侧变流器馈入直流侧功率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有功电流参考值增量为直流侧电压实际值和直流侧电压参考值之间的差值的sgn函数与预设常量的乘积。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述网侧变流器的有功功率控制处于直流侧电压外环、有功电流内环的双闭环控制模式时，直流侧电压外环调节器输出的初始值为所述控制周期的上一控制周期内的有功电流参考值，输入值为所述直流侧电压参考值和直流侧电压实际值的差值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述网侧变流器的有功功率处于直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹仁贤，余勇，吴玉杨，张显立，邹海晏，陈小刚，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34