基于无功调差技术的风电场中压母线电压闭环控制方法与流程

技术特征：

1.一种基于无功调差技术的风电场中压母线电压闭环控制方法，其特征在于：

(1)根据定转子绕组发热、变流器容量以及直流环节耐压的条件限制计算获得双馈风电机组无功电流极限，直接用于变流器控制的电流限幅；设定子额定最大电流为I_smax，I_s为三相坐标下的电流有效值，i_sd、i_sq表示定子电流d轴和q轴分量，有：

$i_{sd}^2+i_{sq}^2={\left(\sqrt{2}{I}_s\right)}^2\≤{\left(\sqrt{2}{I}_{smax}\right)}^2---\left(1\right)$

(2)设转子绕组长期运行允许的最大电流有效值为I_rmax，将转子侧电流实际值折算至定子侧，并用定子电流d轴和q轴分量i_sd、i_sq表示，得：

${\left(i_{sd}\right)}^2+{(\frac{u_{sd}}{X_s}+i_{sq})}^2\≤{\left(\frac{\sqrt{2}{X}_m}{k_{sr}{X}_s}{I}_{rmax}\right)}^2---\left(2\right)$

式中，k_sr是将转子侧电流实际值折算至定子侧所除的绕组折算系数，k_sr等于电机转子开口电压与定子电压的比值，u_sd指定子电压d轴分量，X_m、X_s分别表示激磁电抗和定子电抗；

(3)转子电压正弦相电压幅值不超过将转子电压用定子电流和电压表示得：

${\left(i_{sd}\right)}^2+{(\frac{X_r{u}_{sd}}{{X_m}^2-X_r{X}_s}-i_{sq})}^2\≤{\left(\frac{X_m}{{X_m}^2-X_r{X}_s}\frac{k_{sr}}{s}\frac{U_{dc}}{\sqrt{3}}\right)}^2---\left(3\right)$

其中，U_dc表示机侧模块和网侧模块之间电容上的直流电压，X_m、X_s、X_r分别表示激磁电抗和定子、转子电抗；

(4)网侧变流器的无功能力在有功电流确定时，受变流器最大运行电流限制，得到网侧变流器的无功能力与定子实时有功和转差率的关系为：

${\left({\mathrm{si}}_{sd}\right)}^2+i_{gq}^2\≤{\left(\sqrt{2}{I}_{gmax}\right)}^2---\left(4\right)$

其中，i_sd表示定子有功电流，i_gq表示网侧电流的q轴分量，I_gmax为网侧额定电流的最大值；

实际中风电机组按主控设定的转矩与转速曲线运行，定子有功电流i_sd与转差率s并非完全独立的两个变量；

(5)在变流器机端电压PI控制的基础上，引入电压下垂特性，实现机侧和网侧变流器无功电流分别自动补偿，设K_iq为下垂系数，表示无功电流从零增加到额定值时机端电压的相对变化，数学表达为：

$K_{iq}=-\frac{\mathrm{\Δ}V}{{\mathrm{\Δi}}_q}---\left(5\right)$

当无功电流变化Δi_q时，机端电压将变化ΔV。

2.根据权利1要求所述的风电场中压母线电压闭环控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中，带下垂特性控制相当于在电压源输出端引入一个虚拟电抗，改变了两电压源直接并列运行的条件；若按各电压源的无功能力分配无功负载，则下垂系数取值应与实时可输出最大无功电流成反比：i_{qmax_1}K_{iq_1}＝i_{qmax_2}K_{iq_2}，其中，i_{qmax_1}、i_{qmax_2}对应不同的下垂系数K_{iq_1}、K_{iq_2}的无功最大值。