偿量发送给风电机组的变频器控制器，再由变频器控制器控制变频器，最后由变频器控制 风电机组的输出功率，最终实现风电机组抑制低频谐振的闭环控制，保证在低频谐振工况 下风电机组的稳定运行。
[0047] 本发明风电机组低频谐振自适应电压型补偿方法的具体步骤如下：
[0048] 1.判断电网是否存在低频谐振故障
[0049] 该步骤由触发控制装置接收由传感器采集的电压电流信号，并通过对该电压电流 信号的分析，判断风电机组的电网是否发生低频谐振故障，若是，则触发低频谐振自适应电 压型补偿装置启动。
[0050] 具体的控制过程如附图2所示：
[00川 1)检测风电机组输出端的端电压Ugrid和端电流Igrid
[0052] 由电压传感器和电流传感器分别检测风电机组输出端的端电压Ugfid和端电流 Igfid,并将该端电压Ugfid和端电流Igfid信号传送至低频谐振工况判断模块；
[0053] 2)判断是否存在低频谐振故障
[0054] 由低频谐振工况判断模块分析：当电流Igfid出现大幅振荡，判断是否超过设置的 电流阔值Ilim;若Igfid超过电流阔值Ilim，即Igfid〉=Ilim,对电网的电压频率进行特征值分 析，判断电压中是否含有低频谐波分量Ulf;
[0055] 若判断出电网电压中含有低频谐波，表明电网存在低频谐振故障，则触发低频谐 振自适应电压型补偿装置的开关模块。
[0056] 若电流Igrid未出现大幅振荡、Igrid未超过电流阔值IIim或电压中不含有低频谐波， 则继续对电网的电压电流信号进行监测。
[0057] 2.计算风电机组转矩给定指令的补偿量
[0058] 该步骤的具体控制过程如附图3所示：
[0059] 1)当低频谐振自适应电压型补偿装置的开关模块被触发，该装置启动控制模式， 则第二信号输入端口接收由电压传感器和电流传感器采集的电压Ugfid、电流Igfid信号，并传 送至信号滤波装置； W60]。信号滤波装置对采集到的电压Ugtid、电流Igtid信号进行高频滤波，排除不必要 的干扰；
[0061] 3)根据电网低频谐振特征值设计电压信号自适应滤波器；自适应滤波器的数学 传递函数表达式为下述式（1): (11 阳〇6引其中CO。= 2JTfif，fi巧低频谐波的频率值，S为传递函数中的频率变量；
[0064] 4)通过该电压信号自适应滤波器提取电网的基波成分，如附图4所示，并根据式 似和式（3)，计算电网中实时低频谐波分量Uif(t)化及低频谐波分量在电网中的占比k;W65]Ugrid(t) =U"(t)+Ubasea) 似
(3) 阳067] 其中，Ugrid(t)为电网中实时电压值，Ubaw(t)为电网中实时基波分量，Uif(t)为电 网中实时低频谐波分量，k为低频谐波分量在电网中的占比。 W側 W将步骤4)计算得到的占比k取反作为风电机组转矩给定指令的补偿量，补偿量 算式为： W例-k*Tref(t) (4)
[0070] 其中，Tw(t)为在正常工况下风电机组主控中转矩控制器发出的转矩给定值，k为 低频谐波分量在电网中的占比。
[0071] 进而得出低频谐振工况下风电机组主控中转矩控制器发出的转矩给定值 TrefIf(t)，其算式为下式巧）： 阳072] T"f"(t)=T"f(t)-k*T"f(t) (5)
[0073] 3.实现风电机组低频谐振自适应电压型补偿的闭环控制
[0074] 将步骤2中计算得到的风电机组转矩给定指令的补偿量通过第二信号输出端口 传送至风电机组主控系统的转矩控制器，再由转矩控制器将低频谐振工况下的转矩给定值 发送给风电机组的变频器控制器，再由变频器控制器控制变频器，最终由变频器对电机进 行控制，实现风电机组低频谐振抑制的闭环控制。
[00巧]本发明风电机组低频谐振自适应电压型补偿系统，可W简单方便地在风电机组上 进行安装，其中触发控制装置可安装在风电机组主控PLC控制柜中。当然，本发明还可用于 全功率风电机组，其结构示意图如附图5所示。本发明的自适应电压型补偿控制策略，在电 网发生低频振荡时，可W使风电机组输出相对稳定的功率，增强风电机组的抗扰动特性，维 持在电网低频谐振故障状态下的不脱网运行。
[0076] W上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本 领域技术人员利用上述掲示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发 明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种风电机组低频谐振自适应电压型补偿系统，其特征在于，包括传感器部分、与传 感器部分分别连接的触发控制装置和低频谐振自适应电压型补偿装置， 所述传感器部分，用于采集风电机组输出至电网的电压电流信号，并将采集到的电压 电流信号传送至触发控制装置和低频谐振自适应电压型补偿装置； 所述触发控制装置，用于判断所述电网是否存在低频谐振故障； 所述低频谐振自适应电压型补偿装置，用于在所述触发控制装置判断出所述电网存在 低频谐振故障时，实时计算风电机组转矩给定指令的补偿量，并将所述补偿量发送至风电 机组主控系统。2. 根据权利要求1所述的风电机组低频谐振自适应电压型补偿系统，其特征在于，所 述传感器部分包括电压传感器和电流传感器； 所述触发控制装置包括低频谐振工况判断模块、和与其连接的第一信号输入端口和第 一信号输出端口，所述第一信号输入端口与所述电压传感器和电流传感器的输出端连接， 所述第一信号输出端口与所述低频谐振自适应电压型补偿装置连接； 所述低频谐振自适应电压型补偿装置包括依次连接的第二信号输入端口、信号滤波装 置、电压信号自适应滤波器、补偿量计算模块和第二信号输出端口，W及开关模块； 所述第二信号输入端口与所述电压传感器和电流传感器的输出端连接，用于接收所述 电网的电压电流信号； 所述信号滤波装置，用于对接收的电压电流信号进行高频滤波； 所述电压信号自适应滤波器，依据电网低频谐振特征值设计自适应滤波器，并提取所 述电网的基波成分； 所述补偿量计算模块，用于计算风电机组转矩给定指令的补偿量； 所述第二信号输出端口，用于将所述风电机组转矩给定指令的补偿量传送至风电机组 主控系统的转矩控制器； 所述开关模块与所述第一信号输出端口连接，用于控制所述低频谐振自适应电压型补 偿装置的启闭。3. -种包含如权利要求1或2所述的风电机组低频谐振自适应电压型补偿系统的风电 机组，其特征在于，所述电压传感器和电流传感器设置于风电机组出口端，所述触发控制装 置设置在风电机组主控PLC控制柜中。4. 根据权利要求3所述的风电机组，其特征在于，所述风电机组为双馈型风电机组或 全功率型风电机组。5. -种风电机组低频谐振自适应电压型补偿方法，其特征在于，所述方法为： (1) 检测所述风电机组中电网的电压电流信号； (2) 由低频谐振工况判断模块根据所述电压电流信号判断所述电网是否存在低频谐振 故障，若是，进行步骤（3)，若否，返回步骤（1); (3) 通过信号滤波装置对所述电压电流信号进行高频滤波，并根据所述电网中低频谐 振特征值设计电压信号自适应滤波器； (4) 所述电压信号自适应滤波器提取所述电网的基波成分，并通过计算模块计算所述 电网中实时低频谐波分量和低频谐波分量在电网中的占比，W及相应的风电机组转矩给定 指令的补偿量； (5)将步骤（4)得到的补偿量通过所述风电机组的转矩控制器和变频器控制器发送给 所述风电机组的变频器，由所述变频器实现对风电机组电机的控制，实现对风电机组低频 谐振抑制的闭环控制。6. 根据权利要求5所述的风电机组低频谐振自适应电压型补偿方法，其特征在于，所 述步骤（2)中判断所述电网是否存在低频谐振故障的方法为：当所述电网的电流出现大幅 振荡，判断其电流值是否超过预设的电流阔值，若所述电流值超过电流阔值，对所述电网的 电压频率进行特征值分析，判断电压中是否含有低频谐波，若电压中含有低频谐波，表明所 述电网存在低频谐振故障；若所述电网的电流未出现大幅振荡、电流值未超过所述电流阔 值或所述电压中不含有低频谐波，表明所述电网不存在低频谐振故障。7. 根据权利要求5所述的风电机组低频谐振自适应电压型补偿方法，其特征在于，所 述步骤（3)中电压信号自适应滤波器的数学传递函数表达式为：其中，（0。= 2 31fH，巧低频谐波的频率值，S为传递函数中的频率变量。8. 根据权利要求5所述的风电机组低频谐振自适应电压型补偿方法，其特征在于，所 述步骤（4)中风电机组转矩给定指令的补偿量算式为：-k*TfW(t)，其中，Tfw(t)为在正常 工况下风电机组主控中转矩控制器发出的转矩给定值，k为低频谐波分量在电网中的占比。
【专利摘要】本发明公开了一种风电机组低频谐振自适应电压型补偿系统，包括传感器部分、与传感器部分分别连接的触发控制装置和低频谐振自适应电压型补偿装置，传感器部分用于采集风电机组输出至电网的电压电流信号；触发控制装置用于判断电网是否存在低频谐振故障；低频谐振自适应电压型补偿装置用于在触发控制装置判断出电网存在低频谐振故障时，实时计算风电机组转矩给定指令的补偿量，并将该补偿量发送至风电机组主控系统。本发明还公开包含上述补偿系统的风电机组以及低频谐振自适应电压型补偿方法。本发明能实现对风电机组输出功率的稳定控制，增强了风电机组的抗扰动特性，维持风电机组在电网低频谐振故障状态下的不脱网运行。
【IPC分类】H02P9/10, H02P101/15, H02J3/24
【公开号】CN105406490
【申请号】CN201510876254
【发明人】张新宇, 汪正军, 潘磊
【申请人】国电联合动力技术有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月3日