一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，包括以下步骤：步骤A：根据双馈风力发电机的参数对安全电压范围进行确定；如能够确定安全电压范围，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越，并进行步骤B；如不能够确定安全电压范围，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越，不执行后续步骤；步骤B：根据双馈风电机组接口电压和步骤A确定的安全电压范围，确定双馈风力发电机组的发电机定子和网侧变流器需输出的无功和有功电流分量。本发明可对双馈风力发电机组的高电压穿越能力进行判断。
【专利说明】-种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于风力发电系统控制【技术领域】，尤其涉及一种基于安全运行电压的双馈 风电机组高电压穿越方法。
【背景技术】
[0002] 随着风能利用的迅速发展，一些国家相继提出了风电接入电网的导则、测试要 求W及适应性规范，对风电机组故障穿越能力的要求越来越高。目前国内外对低压故障 穿越能力（low voltage ride-t虹OU曲:LVRT)的研究已趋成熟。国内各家风电企业的 技术路线虽有差别，近两年基本都实现了低电压穿越功能。而通常由短路引起低电压造 成的风电脱网现象，实际运行中低电压的时间通常非常短，仅几十毫砂，最终导致风场所 有风机停机的原因往往是无功过补偿引起的电压偏高，因此高电压穿越（化曲Voltage 化de-T虹OU曲:HVRT)问题更应引起重视。国际上对风电机组HVRT已有初步规范的是澳大 利亚、美国、德国、西班牙、丹麦等国电网规程，如澳大利亚电网规程要求风电机组能够在并 网点电压骤升至1.3倍标称值时不脱网运行60ms。国内风电行业目前还没有高电压穿越的 相关要求和检测标准。
[0003] 现有解决风电机组高电压穿越问题的基本思路是在风机原有硬件设备基础上，充 分利用LVRT设备，调整相应的控制策略，使用同一套设备来实现LVRT和HVRT。双馈风电机 组对电压的变化敏感，电压偏高会引起直流母线电容过压，导致变流器不能正常工作，风电 机组由于自我保护自动脱离电网。而目前现有技术没有从接口电压控制方面进行研究。本 发明方法充分考虑双馈风力发电机组值ouble Fed Induction Generator ;DFIG)接口电压 对直流母线电压的影响，给出一种基于安全电压的协调控制策略，协调控制变流器和发电 机定子输出的无功功率和有功功率，保证变流器的安全运行，最终实现双馈风力发电机组 的高电压穿越。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种基于安全运行电压的双馈风 电机组高电压穿越方法，本方法可在电网高电压故障期间将双馈风力发电机组的接口电压 控制在安全运行范围内。
[0005] 本发明的目的通过W下技术方案实现：
[0006] 一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，包括W下步骤：
[0007] 步骤A ;根据双馈风力发电机的参数对安全电压范围进行确定；
[0008] 如能够确定安全电压范围，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越，并进行步骤 B ；
[0009] 如不能够确定安全电压范围，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越，不执行 后续步骤；
[0010] 步骤B ;根据双馈风电机组接口电压和步骤A确定的安全电压范围，确定双馈风力 发电机组的发电机定子和网侧变流器需输出的无功和有功电流分量。
[0011] 进一步的，所述安全电压的范围的确定方法如下：
[0012]
【权利要求】
1. 一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤A :根据双馈风力发电机的参数对安全电压范围进行确定； 如能够确定安全电压范围，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越，并进行步骤B ; 如不能够确定安全电压范围，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越，不执行后续 步骤； 步骤B :根据双馈风电机组接口电压和步骤A确定的安全电压范围，确定双馈风力发电 机组的发电机定子和网侧变流器需输出的无功和有功电流分量。
2. 根据权利要求1所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其 特征在于： 所述安全电压的范围的确定方法如下：
其中，Ug，K表示安全电压，Uwt表示双馈风电机组接口电压；I w，max表示DFIG最大能够输出 的无功电流；Xt表示接口变压器的电抗；表示转子旋转角速度；Lg表示网侧变流器进线 电感；Igd表示网侧变流器输出的有功电流分量；Igq表示网侧变流器输出的无功电流分量； Vdca表示网侧变流器直流侧母线的给定电压运行值； Vdca满足：
其中，kv为安全系数；Frt:为直流侧电容的最大能够连续工作电压，Igimax表示网侧变 流器能输出的最大无功电流分量； 如上述两个公式有解，则双馈风电机组能够成功实现高压穿越； 如上述两个公式无解，则双馈风电机组不能够成功实现高压穿越。
3. 根据权利要求2所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其 特征在于： 双馈风电机组能够成功实现高压穿越，则Ug，K和Vdca均取其运行范围内的最小值。
4. 根据权利要求2所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其 特征在于： 所述步骤B中，发电机定子输出的无功电流分量的确定方法如下：
5. 根据权利要求4所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其 特征在于： Istl满足如下约束：
当Isq越限时，取其上、下极限值； 其中，Ug表示定子侧接入点电压，Ls表示定子漏感，W s表示定子旋转角速度，Lm表示激 磁电感，I1^max表不发电机转子侧最大允许电流，Isd表不发电机定子输出的有功电流分量。
6. 根据权利要求2所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其 特征在于： 所述步骤B中，网侧变流器输出的无功电流分量的确定方法如下：
其中，Igq表示网侧变流器输出的无功电流分量，Igd表示网侧变流器输出的有功电流分 量。
7. 根据权利要求6所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其 特征在于： 满足如下约束： -T +T < T < T -T 当Igq越限时，取其上、下极限值； Lmax表示定子侧最大允许电流。
8. 根据权利要求1?7中任意一项所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电 压穿越方法，其特征在于： 所述步骤B中，双馈风力发电机组的发电机定子和网侧变流器输出的有功电流分量由 双馈风力发电机组的最大功率跟踪方法获得。
9. 根据权利要求8所述的一种基于安全运行电压的双馈风电机组高电压穿越方法，其 特征在于： 所述步骤B中，双馈风力发电机组的发电机定子和网侧变流器输出的有功电流分量的 最大值为：
其中ISd，maX表示考虑双馈风力发电机组定子输出的无功电流时，发电机定子最大可输 出的有功电流分量，I gd，_表示考虑网侧变流器输出的无功电流时其最大可输出的有功电 流分量，表示发电机定子侧最大允许电流，表示网侧变流器最大允许电流，Istl表 示发电机定子输出的无功电流分量，Igq表示网侧变流器输出的无功电流分量。
【文档编号】H02J3/38GK104362674SQ201410602240
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】徐琳, 唐永红, 蒲维, 龚锦霞 申请人:国家电网公司, 国网四川省电力公司电力科学研究院