一种双馈风力发电机的不对称电压骤升控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种双馈风力发电机的不对称电压骤升控制方法。该方法在双馈风力发电机并网点电压发生不对称骤升故障时，能够主动实施“灭磁”控制，加快定子磁链中直流、负序分量的衰减，从而抑制变流器过电流，并降低机组输出有功、无功功率、电磁转矩以及母线电压的波动，进一步有利于不对称电压骤升期间风电机组的不脱网运行；该方法充分利用了谐振控制器的频率选择特性，无需进行磁链的相序分离，更无需进行复杂的参考电流指令计算，具有结构简单、拓展性强的特点，便于延伸应用到广义电压骤升、骤降的复杂电网工况，有助于提高双馈型风电机组的高、低电压穿越运行能力。
【专利说明】-种双馈风力发电机的不对称电压骤升控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双馈风力发电机的不对称电压骤升控制方法，能够在风电机组并 网点电压发生不对称骤升故障时加速双馈风力发电机定子磁链中直流分量、负序分量的衰 减，进而降低电机的转子电流冲击、减小电磁转矩波动，提高该类机组的高电压穿越运行能 力。
【背景技术】
[0002] 电网电压跌落、骤升下风电机组的故障穿越运行（fait ride-through, FRT)技术 已是现代风电技术的重要和关键内容。相比技术已相对成熟的低电压穿越（low voltage ride-th〇ugh，LVRT)，电压骤升条件下风电机组的运行机理与控制策略研究目前国内外报 道较少。有研究表明，电压骤升也是一种常见的电网异常现象，如未加以充分考虑，同样可 能引发风电机组的大规模脱网及次生危害的产生。
[0003] 目前针对电压对称骤升故障下双馈风电机组的改进控制主要有两类典型方案：1) 改进励磁控制，主要是通过改进转子侧励磁控制算法，降低故障工况下转子电流和电磁转 矩冲击，避免撬棒电路的频繁动作，但该类方案的不足是控制算法相对复杂，难以工程化实 现；2)借助辅助硬件设备，如通过添加静止同步无功补偿器或动态电压恢复器来维持风机 并网端电压的恒定，该类方案的优势是可大幅提高机组的故障穿越能力，但代价是系统硬 件成本大幅增加。
[0004] 与此同时，当前研究主要针对电网电压对称骤升的运行工况，尚未计及电压不对 称骤升的复杂电网条件，并提出相应改进控制策略。事实上，与不对称电压跌落类似，不对 称电压骤升发生的概率同样较高，危害也较大，是引起风电机组脱网的重要原因之一。因 此，厘清电网电压不对称骤升故障对风电机组的危害机理，并提出相应改进控制方案具有 较高的理论价值和工程应用前景。这正是本发明的主旨所在。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种双馈风力发电机的不对称电压 骤升控制方法，实现电网故障期间风电机组的不脱网运行，以满足日益严格的风电并网导 则对机组高电压穿越运行能力的要求。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双馈风力发电机的不对称电压 骤升控制方法，包括以下步骤：
[0007] 1.利用一组（三个）电压霍尔传感器采集双馈风力发电机的定子三相电压usabc， 利用一组（三个）电流霍尔传感器采集双馈风力发电机的定子三相电流Isab。，利用一组（三 个）电流霍尔传感器采集双馈风力发电机的转子三相电流I rab。，利用一个光电编码器采集 转子的角速度
[0008] 2.将采集到的双馈风力发电机的定子三相电压Usab。、定子三相电流I sab。和转子三 相电流IMb。分别经过CLARKE变换，得到静止参考坐标系下双馈风力发电机的定子两相电压 usa e、定子两相电流Isa e和转子两相电流e ;
[0009] 3.将步骤1采集到的转子的角速度进行积分运算，获得转子的位置角
[0010] 4.将步骤2得到的静止参考坐标系下双馈风力发电机的定子两相电压Usa e送入 锁相环，计算得到电网电压的角速度和电网电压的位置角θ1;
[0011] 5.将步骤2得到的静止参考坐标系下双馈风力发电机的转子两相电流e经过 PARK变换，得到转差速坐标系下双馈风力发电机的转子反馈电流1_ ;
[0012] 6.将步骤2得到的静止参考坐标系下双馈风力发电机的定子两相电流Isa e经过 PARK变换，得到正转同步速坐标系下双馈风力发电机的定子两相电流I _ ;
[0013] 7.将转差速坐标系下双馈风力发电机的转子参考电流
【权利要求】
1. 一种双馈风力发电机的不对称电压骤升控制方法，其特征在于，包括以下步骤： A1.利用一组（三个）电压霍尔传感器采集双馈风力发电机的定子三相电压Usab。，利用 一组（三个）电流霍尔传感器采集双馈风力发电机的定子三相电流Isab。，利用一组（三个） 电流霍尔传感器采集双馈风力发电机的转子三相电流I rab。，利用一个光电编码器采集转子 的角速度; A2.将步骤A1采集到的双馈风力发电机的定子三相电压Usab。、定子三相电流Isab。和转 子三相电流IMb。分别经过CLARKE变换，得到静止参考坐标系下双馈风力发电机的定子两相 电压U sae、定子两相电流Isae和转子两相电流; A3.将步骤A1采集到的转子的角速度进行积分运算，获得转子的位置角 A4.将步骤A2得到的静止参考坐标系下双馈风力发电机的定子两相电压Usae送入锁 相环，计算得到电网电压的角速度％和电网电压的位置角θ 1; Α5.将步骤Α2得到的静止参考坐标系下双馈风力发电机的转子两相电流经过 PARK变换，得到转差速坐标系下双馈风力发电机的转子反馈电流1_ ; A6.将步骤A2得到的静止参考坐标系下双馈风力发电机的定子两相电流Isae经过 PARK变换，得到正转同步速坐标系下双馈风力发电机的定子两相电流I _ ; A7.将转差速坐标系下双馈风力发电机的转子参考电流减去步骤A5获得的转差速 坐标系下双馈风力发电机的转子反馈电流，得到转子电流误差ΛΙ_，将ΛΙ_送入电流 环比例积分调节器，得到转子调节输出电压; Α8.将步骤Α5得到的转差速坐标系下双馈风力发电机的转子反馈电流和步骤Α6 得到的正转同步速坐标系下双馈风力发电机的定子两相电流I_送入磁链估算模块，得到 正转同步速坐标系下双馈风力发电机的定子两相磁链; Α9.将步骤Α8获得的正转同步速坐标系下双馈风力发电机的定子两相磁链送入 谐振补偿器，得到转子补偿电压; Α10.将步骤Α7得到的转子调节输出电压Ε_减去步骤Α9得到的转子补偿电压， 得到转差速坐标系下双馈风力发电机的转子给定电压; All.将步骤A10得到的转差速坐标系下双馈风力发电机的转子给定电经过PARK 逆变换，得到静止坐标系下双馈风力发电机的转子给定电压e ; A12.将步骤All得到的e进行空间矢量调制，即可获得转子侧变流器的开关信号， 实现对双馈风力发电机的有效控制。
2. 根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机的不对称电压骤升控制方法，其特征在 于，所述步骤A9中谐振补偿器由两个谐振频率分别为50Hz和100Hz的谐振控制器并联构 成，其传递函数G K(s)具有如下表达形式：
式中，krt、krf分别为两个谐振控制器的谐振系数，ωε1、《。 2为之相对应的谐振控制器 的截止频率。
【文档编号】H02J3/38GK104253446SQ201410493853
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】宋鹏, 白恺, 徐海亮, 刘京波, 朱斯, 马步云, 孙丹 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司, 国网新源张家口风光储示范电站有限公司, 中国人民解放军装甲兵工程学院, 浙江大学