一种双馈风电系统不对称高电压故障穿越控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种双馈风电系统不对称高电压故障穿越控制方法，本方法在电网电压不对称骤升故障下，分别对双馈风电系统串联网侧变换器、并联网侧变换器以及转子侧变换器进行控制。本方法实现了电网电压不对称骤升下双馈风电系统定子端电压维持不变并抑制定子磁链暂态直流分量、发电机定转子电压和电流平衡、系统总输出有功或无功功率无波动以及为电网电压不对称骤升故障电网提供动态无功支持的控制目标，保证了双馈风力发电系统的安全稳定运行并提高了系统所并电网的电能质量。
【专利说明】
一种双馈风电系统不对称高电压故障穿越控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及双馈风电系统技术改进，特别是涉及该系统在电网电压发生不对称骤 升故障时的故障穿越控制方法，属于电力控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 传统双馈风力发电系统中，由于并网变流器容量小且发电机定子绕组直接与电网 相连，导致发电系统对电网的故障异常敏感。当电力系统发生单相或两相接地故障及负载 突降等时均可能引起电网电压不对称骤升故障，电网电压不对称骤升故障期间，发电机定 子电压将随电网电压升高，这可能损坏定子绕组的绝缘材料、降低定子绕组的绝缘水平；同 时，故障时由磁链守恒引起的暂态过程将使发电机定子磁链出现暂态直流分量与负序分 量，这将进一步导致发电机转子侧过电压并引起定、转子电压与电流的不平衡，进而使得发 电机的电磁转矩及系统总输出功率产生较大程度的二倍频脉动，严重影响双馈风力发电系 统的安全稳定运行及系统所并电网的电能质量。因此，电网电压不对称骤升故障对风电机 组的影响及相应的不对称高电压故障穿越控制技术应得到充分关注。目前，针对电网电压 不对称骤升下双馈风力发电系统的故障穿越运行已有一些解决方法，如已公开的下列文 献：
[0003] (1)谢震，张兴，杨淑英，等.电网电压不对称骤升下双馈风力发电机改进控制策略 [J].中国电机工程学报，2013,33(15): 109-118.
[0004] (2)谢震，刘坤，张兴，等.双馈风力发电机在电网电压不对称骤升下无功功率优化 控制[J].中国电工技术学报，2015,35(13): 3211-3220 ?
[0005] 文献（1)提出了电网电压不对称骤升时基于有源阻尼的双馈电机高电压穿越改进 控制策略，有效抑制了定、转子侧负序电流及电磁转矩的振荡，并加快了故障过程中定子负 序电流控制的响应时间，但所提改进控制策略未实现电网电压不对称骤升故障恢复时双馈 风力发电系统对故障电网的无功支撑，同时也未考虑故障期间双馈风力发电系统总输出功 率波动对所并电网稳定性的影响。
[0006] 文献(2)在建立电网电压不对称骤升下双馈风力发电机的数学模型基础上，对转 子侧变流器正、负序无功电流的分配问题进行了分析，并提出了一种柔性的正、负序电压闭 环的无功优化控制策略。但所提控制策略并未考虑变流器容量及直流母线电压输出交流电 电压能力对双馈风力发电机定子侧正、负序无功电流最大输出能力的限制。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种电网电压不对称骤升 下双馈风电系统实现故障穿越运行的方法，该方法在保证双馈风力发电系统安全稳定运行 的同时亦实现了对故障电网提供最大程度的动态无功支撑，并进一步抑制系统总输出有功 或无功功率的二倍频波动以提高双馈风电系统所并电网的电能质量。
[0008] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0009] -种双馈风电系统不对称高电压故障穿越控制方法，本方法涉及电网电压不对称 骤升故障下对双馈风电系统串联网侧变换器、并联网侧变换器以及转子侧变换器的控制， 各变换器的控制方法分别为：
[0010] A)串联网侧变换器的控制方法为：
[0011 ] A1)利用电压传感器采集电网三相电压ugabc、双馈感应发电机定子三相电压usabc及 直流母线电压Udc的信号；
[0012] A2)利用电流传感器采集双馈感应发电机定子三相电流isabc的信号；
[0013] A3)利用锁相功能部件取得ugabc的电网正序电压电角度08和同步电角速度c〇s;
[0014] A4)将步骤A1)采集到的usabc及步骤A2)采集到的isabc分别经静止三相abc坐标轴系 到静止两相邱坐标轴系的恒功率坐标变换，得静止两相邱坐标轴系下的定子电压信号Usae 和电流彳目号i sag;
[0015] A5)采用电网正序电压d轴定向方式，将步骤A3)所得0g和步骤A4)所得usae经过静 止两相邱坐标轴系到正向及反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换，得到定子电压在 正向及反向同步角速度旋转坐标轴系下的d、q轴分量，即:Usdp、Usqp、Usdn、Usqn ;
[0016] A6)将步骤A4)所得usae、isae经磁链观测器得定子磁链暂态直流分量在静止两相邱 坐标轴系下的 a、0轴分量，即JsaDCNltsgDC;
[0017] A7)串联网侧变换器采用电压闭环来实现对定子电压正序、负序分量及定子磁链 暂态直流分量的控制，在电网正序电压定向方式下串联网侧变换器对各分量的控制电压方 程如下： ?sc4p = \KV1 (^ + 1) rns](um -usAv) ?scqp = IX丨(￥ + 0 ￥] (〇 - M-) =「[p2 ( U + i) ￥] (0 - J
[0018] { ' ： = |_^P2 ( +1) J (〇 - Wsqn ) = [[p3 (ww ] (〇 -rsaDC) ?咐：[~(W +1) q j J (0 - rsP0c)
[0019] 其中，UScdP、USCq P及Uscdn、USCqn分别为电网正序电压定向方式下串联网侧变换器对 定子电压正序及负序分量的控制电压d、q轴分量，Uscc^UsrfA别为串联网侧变换器对定子 磁链暂态直流分量的控制电压a、e轴分量，Kp1、Kp2、Kp3和mm3分别为PI控制器的比例 系数和积分时间常数;U m为正常运行时定子电压矢量的幅值；
[0020] A8)将步骤A3)所得0g和步骤A7)所得Uscdp、USCqp和Uscdn、USCq n经正向和反向同步角速 度旋转坐标轴系到静止两相邱坐标轴系的恒功率变换，得到静止两相邱坐标轴系下串联网 侧变换器对定子电压正、负序分量的控制电压，即Uscap、Use*和Uscan、USC*1;
[0021 ] A9)将步骤A7)所得UscmKUscW加上步骤A8)所得Uscap、Uscp p和Uscan、Uscfti构成静止两 相邱坐标轴系下串联网侧变换器的控制电压Use^Usefl，即：
[0022]卜
[Wsc[i =?ScPp +WScf5n +WScfi￥
[0023] A10)将步骤A9)所得Usca、Usce和步骤A1)所得Udc经空间矢量脉宽调制产生串联网侧 变换器的PWM驱动信号；
[0024] B)并联网侧变换器的控制方法为：
[0025] B1)利用电流传感器采集并联网侧变换器的三相进线电流信号igabc;
[0026] B2)将步骤A1)采集到的ugabc及步骤B1)采集到的igabc经静止三相abc坐标系到静止 两相邱坐标轴系的恒功率变换，得静止两相邱坐标轴系下电网电压Ugae、并联网侧变换器的 进线电流igccfs;
[0027] B3)采用电网正序电压d轴定向，将步骤A3)所得0g、步骤A4)所得isae及步骤B2)所 得1!柯、1柯经静止两相邱坐标轴系到正向及反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换， 得双馈感应发电机定子电流、电网电压及并联网侧变换器进线电流在电网正序电压定向的 正向及反向同步角速度旋转坐标轴系下的d、q轴分量，即：i sdqp、Ugdqp、Ugdqn、igdqp、i gdqn ;
[0028] B4)直流母线电压给定值设定为t/i，将步骤Al)所得Udc与[4的差值经PI调节器进 行调节，得流经并联网侧变换器的平均有功功率给定值，即：
[0029] =[^pu + l)/riU'v](C/l -仏)-C/l
[0030] 其中，KPU和t1u分别为PI调节器的比例系数和积分时间常数；
[0031] B5)将步骤B3)所得ugdqP、ugdqn&i sdqP送入串联网侧变换器功率计算模块，得串联网 侧变换器有功功率二倍频脉动分量，即:Psc^w、PSC；_Sin2 ;
[0032] B6)并联网侧变换器无功功率给定值设定为(?.. .1.，将步骤B3)所得UgdqP、Ugdqn、步骤 B4)所得i5:、步骤B5)所得及经并联网侧变换器电流参考值计算模块计 算，得并联网侧变换器的参考电流指令值，即：
[0033] B7)将步骤B3)所得igdqp、igdqn与步骤B6)所得$qp、。的差值经PI调节器进行调节 丫守至丨_| "gtiqp、;
[0034] B8)将步骤B3)所得ugdqP、ugdqn及步骤B7)所得分别加上d、q轴控制电压的 补偿分量得到并联网侧变换器的电网正序电压定向的正向及反向同步角速度旋转坐标轴 系下的控制电压U gdqP、Ugdqn ;
[0035] B9)将步骤A3)所得0g和步骤B8)所得ugdqP、ugdqn经正向及反向同步角速度旋转坐标 轴系到静止两相邱坐标轴系的恒功率变换后求和，得静止两相邱坐标轴系下并联网侧变换 器的控制电压Ugafi;
[0036] B10)将步骤B9)所得ugae和步骤A1)所得Udc经空间矢量脉宽调制，得并联网侧变换 器的PWM驱动信号；
[0037] C)转子侧变换器的控制方法为：
[0038]转子侧变换器采用传统矢量控制策略，其控制电压和直流母线电压Udcdl过空间矢 量脉宽调制产生转子侧变换器的PWM驱动信号;其功率外环的有功功率给定值Pmdl据并联 网侧变换器最大输出负序电流能力适当调整，其电流环的无功电流给定值i rqmax经转子侧变 换器无功电流给定值计算模块计算得到。
[0039]步骤C)中转子侧变换器电流环的无功电流给定值计算方法如下式：
[0041 ]其中，PpSPGSC容量，s为双馈风力发电机转差率，Ls、Lm分别为发电机定子绕组的 自感及定转子绕组的互感，irmax为发电机转子所允许的三相电流合成矢量最大幅值，ird为 发电机定子侧采用定子正序电压定向的正向同步角速度旋转坐标轴系下定子电流的d轴分 量。
[0042] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0043] 本方法实现了电网电压不对称骤升下双馈风电系统定子端电压维持不变并抑制 定子磁链暂态直流分量、发电机定转子电压和电流平衡、系统总输出有功或无功功率无波 动以及为电网电压不对称骤升故障电网提供动态无功支持的控制目标，保证了双馈风力发 电系统的安全稳定运行并提高了系统所并电网的电能质量。
【附图说明】
[0044]图1为本发明的原理框图。
[0045] 图2为电网电压单相骤升至1.2倍额定电网电压时双馈风电系统采用传统控制策 略的仿真波形图。其中，（a)为电网电压波形，（b)为发电机定子端电压波形，（c)为转子绕组 端电压波形，（d)为直流母线电压波形，（e)为发电机定子电流波形，（f)为转子电流波形， (g)为发电机电磁转矩波形，（h)为发电机定子侧有功与无功功率波形，（i)为并联网侧变换 器有功与无功功率波形，（j)为双馈风力发电系统总输出有功与无功功率波形。
[0046] 图3为电网电压单相骤升至1.2倍额定电网电压基于串联网侧变换器的双馈风电 系统采用本控制方法的仿真波形图。图3中(a)-(j)各波形的物理量与图2-一对应。
[0047] 图4为电网电压单相骤升至1.3倍额定电网电压基于串联网侧变换器的双馈风电 系统采用本控制方法的仿真波形图。图4中(a)-(j)各波形的物理量与图2-一对应。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0049] 如图1所示，本发明双馈风电系统不对称高电压故障穿越控制方法，它包括的控制 对象有:直流链电容1，转子侧变换器2，并联网侧变换器3，空间矢量脉宽调制模块4，双馈感 应风力发电机5，串联网侧变换器6，电流传感器7，电压传感器8，速度传感器9，锁相环(PLL) 10，转子侧变换器无功电流给定值计算模块11，并联网侧变换器电流参考值计算模块12，串 联网侧变换器功率计算模块13,正向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相邱坐标轴系的恒 功率变换模块14,反向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相邱坐标轴系的恒功率变换模块 15,静止abc三相坐标轴系到静止两相邱坐标轴系的恒功率变换模块16,静止两相邱坐标轴 系到正向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换模块17,静止两相邱坐标轴系到反向同步 角速度旋转坐标轴系的恒功率变换模块18,磁链观测器模块19。
[0050] 本发明具体实施步骤如下：
[0051] A)串联网侧变换器的控制方法为：
[0052] A1)利用电压传感器8采集电网三相电压ugabc、双馈感应发电机定子三相电压usabc 及直流母线电压Udc的信号；
[0053] A2)利用电流传感器7采集双馈感应发电机定子三相电流isab。的信号；
[0054] A3)将步骤A1采集到的ugabc经过数字锁相环(PLL)10,得到电网正序电压的电角度 08和同步电角速度《s;
[0055] A4)将步骤A1采集到的Usabc及步骤A2)采集到的isabc经静止三相abc坐标轴系到静 止两相邱坐标轴系的恒功率坐标变换模块16,得到静止两相邱坐标轴系下的定子电压信 号，艮PusaP、isae;
[0056] A5)采用电网电压d轴定向方式，将步骤A3所得0g和步骤A4所得Usafi经静止两相 坐标轴系到正向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换模块17及静止两相邱坐标轴系到 反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换模块18,得到定子电压在正向及反向同步角速 度转坐丰不轴系下的d、q分里，即：Usdp、Usqp、Usdn、Usqn ;
[0057] A6)将步骤A4所得usae、isa{!经磁链观测器模块19得定子磁链暂态直流分量在静止 两相坐标轴系下的a、0轴分量，即：i]) saDdeDC;
[0058] A7)串联网侧变换器6采用电压闭环来实现对定子电压正序、负序分量及定子磁链 暂态直流分量的控制，参见图1，在电网正序电压定向方式下串联网侧变换器对各分量的控 制电压方程分别如下： I# 二['1 ( ￥ +1) ￥] (% -《_) ?卿[X 丨.(￥+1):￥] (〇 -?-) 'dn 二y 十 I} y ] (〇 - ?_ )
[0059] | , ?scqn ^ [Kp2 (ri2^ +1) J (0 - wsqil) ?sc釋：[~(W 0 W] (〇 - V-c) Wscpv : ( rBS + 1) ri3S] (〇 - VsPDC )
[0060] 其中，Uscdp、Uscqp和Uscdn、Uscqn分别为以电网正序电压定向方式下串联网侧变换器 对定子电压正序及负序分量的控制电压d、q轴分量， Usc^、UscW分别为串联网侧变换器对定 子磁链暂态直流分量的控制电压a、0轴分量，K pi、KP2、KP3和_^1、1^2、1^3分别为？1控制器的比 例系数和积分时间常数;仏为正常运行时定子电压矢量的幅值。
[0061 ] A8 )将步骤A3所得0g和步骤A7所得Uscdp、Uscqp和Uscdn、Uscqn经正向同步角速度旋转坐 标轴系到静止两相邱坐标轴系的恒功率变换模块14及反向同步角速度旋转坐标轴系到静 止两相邱坐标轴系的恒功率变换模块15,得到静止两相邱坐标轴系下串联网侧变换器对定 子电压正、负序分量的控制电压，即Uscap、Uscflp和Uscan、Uscfti;
[0062] A9 )将步骤A7所得Usca!])、UscW加上步骤A8所得uscap、Use*和Uscan、UscPn构成静止两相a 0坐标轴系下串联网侧变换器的控制电压usca、Usce，参见图1，即：
[0063] I LWscp - Wsc|3p + "scfin +
[0064] A10)将步骤A9所得usca、usce和步骤A1所得Udc经空间矢量脉宽调制（SVPWM)模块4产 生串联网侧变换器的PWM驱动信号。
[0065] B)并联网侧变换器的控制步骤为：
[0066] B1)利用电流传感器7采集并联网侧变换器3的三相进线电流信号igabc;
[0067] B2)将步骤A1)采集到的ugabc及步骤B1)采集到的igabc经静止三相abc坐标系到静止 两相邱坐标轴系的恒功率变换模块16，得到静止两相邱坐标轴系下电网电压Uga{!、并联网侧 变换器的进线电流igae;
[0068] B3)采用电网正序电压d轴定向，将步骤A3)所得0g、步骤A4)所得i sae及步骤B2)所 得11_、1_经静止两相邱坐标轴系到正向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换模块17及 静止两相邱坐标轴系到反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换模块18,得到双馈感应 发电机定子电流、电网电压及并联网侧变换器进线电流在电网正序电压定向的正向及反向 问步角速度旋转坐标轴系下的d、q轴分里，即：isdqp、Ugdqp、Ugdqn、igdqp、igdqn ;
[0069] B4)直流母线电压给定值设定为将步骤Al)所得Udc与￡4的差值经PI调节器进 行调节，得流经并联网侧变换器的平均有功功率给定值巧、，参见附图1，即：
[0070] P*. = [kpu (rius + l)/riu5] (C/^c - l/dc) ? U*dc
[0071 ]其中，KPU和t1u分别为PI调节器的比例系数和积分时间常数；
[0072] B5)将步骤B3)所得ugdqP、ugdqn及isdqP送入串联网侧变换器功率计算模块13,得串联 网侧变换器有功功率二倍频脉动分量，即:Psc^w、PSa_Sin2 ;
[0073] B6)并联网侧变换器无功功率给定值设定为2二，将步骤B3)所得ugdqp、u gdqn、步骤 B4)所得C、、步骤B5)所得Psc^s2、P sc；_sin2及^1、经并联网侧变换器电流参考值计算模块12， 得到并联网侧变换器的参考电流指令值，即：
[0074] B7)将步骤B3)所得igdqp、igdqn与步骤B6所得l;P、'的差值经PI调节器进行调节 得
[0075] ^gdqp ^ *
[0076] B8)将步骤B3)所得ugdqP、ugdqn及B7)所得、》_分别加上d、q轴控制电压的补偿 分量，参见附图1，得到并联网侧变换器在电网正序电压定向的正向及反向同步角速度旋转 坐标轴系下的控制电压Ugdqp、Ugdqn ;
[0077] B9)将步骤A3)所得0g和步骤B8)所得ugdqP、u gdqn经正向同步角速度旋转坐标轴系到 静止两相邱坐标轴系的恒功率变换模块14及反向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相邱 坐标轴系的恒功率变换模15并相加，参见附图1，得到静止两相邱坐标轴系下并联网侧变换 器的控制电压Ugafi;
[0078] B10)将步骤B9)所得ugae和步骤A1)所得Udc经空间矢量脉宽调制（SVPWM)模块4，得 并联网侧变换器的PWM驱动信号。
[0079] C)转子侧变换器的控制方法为：
[0080]转子侧变换器采用传统矢量控制策略，其控制电压和直流母线电压Udcdl过空间矢 量脉宽调制产生转子侧变换器的PWM驱动信号;其功率外环的有功功率给定值Pmdl据并联 网侧变换器最大输出负序电流能力适当调整，其电流环的无功电流给定值i rqmax经转子侧变 换器无功电流给定值计算模块11计算得到。
[0081]转子侧变换器采用传统的功率、电流双闭环矢量控制，其中，功率外环给定值为发 电机定子侧可输出的有功、无功功率值，根据双馈感应发电机在正向同步角速度旋转坐标 轴系下的数学模型，将功率外环经PI调节器调节后的输出值分别作为发电机转子电流的q、 d轴分量的给定值，经电流内环调节器调节并根据发电机的转子回路方程对控制电压进行 补偿，即可得到实现定子侧输出有功、无功功率解耦控制的转子侧变换器的控制电压。该方 法中，设置故障期间发电机定子侧输出的有功功率P max根据并联网侧变换器最大输出负序 电流能力适当调整，当并联网侧变换器输出负序电流超出其最大输出负序电流能力时，发 电机定子侧输出有功功率P max应适当减小，反之则维持故障期间定子侧输出有功功率为非 故障期间的数值。
[0082]转子侧变换器电流环的无功电流给定值根据并联网侧变换器变流容量及转子绕 组绝缘限制选定为可输出的最大无功电流值，计算方法如下式：
[0084]其中，PPSPGSC容量，s为双馈风力发电机转差率，Ls、Lm分别为发电机定子绕组自 感及定转子绕组，irmax为发电机转子所允许的三相电流合成矢量的最大幅值，ird为发电机 定子侧采用定子正序电压定向的正向同步角速度旋转坐标轴系下定子电流的d轴分量。
[0085] 通过对比图2、图3可知，本发明在电网单相电压骤升至1.2倍额定电网电压时实现 了双馈风电系统定子端电压维持不变并抑制定子磁链暂态直流分量、发电机转子电压与电 流平衡及系统总输出有功或无功功率无波动控制目标的同时，还向故障电网提供最大程度 的动态无功支撑控制目标，有效增强了系统的故障穿越能力及所并电网的运行稳定性。通 过对比图3、图4可知，本发明在电网单相电压骤升至1.3倍额定电网电压时通过在并联网侧 变换器实现系统总输出有功或无功功率无波动所需负序电流大于其输出最大负序电流能 力情况下适当减小发电机定子侧输出有功功率后仍可实现电网单相电压骤升至1.2倍额定 电网电压下全部控制目标。
[0086]最后需要说明的是，本发明的上述实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非 是对本发明的实施方式的限定。尽管
【申请人】参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和 变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而 易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 一种双馈风电系统不对称高电压故障穿越控制方法，其特征在于，本方法涉及电网 电压不对称骤升故障下对双馈风电系统串联网侧变换器、并联网侧变换器以及转子侧变换 器的控制，各变换器的控制方法分别为： A)串联网侧变换器的控制方法为： A1)利用电压传感器采集电网三相电压ugabc、双馈感应发电机定子三相电压usabc及直流 母线电压Udc的信号； A2)利用电流传感器采集双馈感应发电机定子三相电流isab。的信号； A3)利用锁相功能部件取得ugabc的电网正序电压电角度08和同步电角速度cos; A4)将步骤A1)采集到的usabc及步骤A2)采集到的isabc分别经静止三相abc坐标轴系到静 止两相αβ坐标轴系的恒功率坐标变换，得静止两相αβ坐标轴系下的定子电压信号Usa{!和电 流?目号i sag; A5)采用电网正序电压d轴定向方式，将步骤A3)所得0g和步骤A4)所得usa{!经过静止两相 αβ坐标轴系到正向及反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换，得到定子电压在正向及 反向同步角速度旋转坐标轴系下的d、q轴分量，即:Usdp、U Sqp、Usdn、USqn ; A6)将步骤A4)所得Usc^isae经磁链观测器得定子磁链暂态直流分量在静止两相αβ坐标 轴系下的α、β轴分量，即：^aDCNltsPDC; A7)串联网侧变换器采用电压闭环来实现对定子电压正序、负序分量及定子磁链暂态 直流分量的控制，在电网正序电压定向方式下串联网侧变换器对各分量的控制电压方程如 下：其中，Uscdp、Uscqp及Uscdn、Uscqn分别为电网正序电压定向方式下串联网侧变换器对定子电 压正序及负序分量的控制电压d、q轴分量，UsccnKUscW分别为串联网侧变换器对定子磁链暂 态直流分量的控制电压α、β轴分量，K pl、Kp2、Kp3和Til、Ti2、 Ti3分别为PI控制器的比例系数和 积分时间常数;um为正常运行时定子电压矢量的幅值； A8 )将步骤A3 )所得0g和步骤A7 )所得Uscdp、Uscqp和Uscdn、Uscqn经正向和反向同步角速度旋 转坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换，得到静止两相αβ坐标轴系下串联网侧变 换器对定子电压正、负序分量的控制电压，即U sc；ap、Usc；ep和Usc；a n、Usc*i; A9 )将步骤A7 )所得Usca!])、UscW加上步骤A8 )所得Uscap、UscPp和Uscan、Uscfc构成静止两相αβ 坐标轴系下串联网侧变换器的控制电压11_、11^，即：A10)将步骤A9)所得Usca、Usc{!和步骤A1)所得Udc经空间矢量脉宽调制产生串联网侧变换 器的PWM驱动信号； B) 并联网侧变换器的控制方法为： B1)利用电流传感器采集并联网侧变换器的三相进线电流信号igabc; B2)将步骤A1)采集到的ugabc及步骤B1)采集到的igabc经静止三相abc坐标系到静止两相 αβ坐标轴系的恒功率变换，得静止两相αβ坐标轴系下电网电压uga{!、并联网侧变换器的进线 电流igafi; B3)采用电网正序电压d轴定向，将步骤A3)所得0g、步骤A4)所得i sa{!及步骤B2)所得uga{!、 经静止两相αβ坐标轴系到正向及反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换，得双馈 感应发电机定子电流、电网电压及并联网侧变换器进线电流在电网正序电压定向的正向及 反向同步角速度旋转坐标轴系下的d、q轴分量，即：i sdqp、Ugdqp、Ugdqn、igdqp、i gdqn ; B4)直流母线电压给定值设定为￡4,将步骤A1)所得^与以的差值经PI调节器进行调 节，得流经并联网侧变换器的平均有功功率给定值/1、，即：其中，KPU和T1U分别为PI调节器的比例系数和积分时间常数； B5)将步骤B3)所得UgdqP、Ugdqr^isd qP送入串联网侧变换器功率计算模块，得串联网侧变 换器有功功率二倍频脉动分量，即:、Ρ^&2; Β6)并联网侧变换器无功功率给定值设定为么> 将步骤Β3)所得ugdqp、ugdqn、步骤Μ)所 得步骤Β5)所得?^_2、？^_2及0;经并联网侧变换器电流参考值计算模块计算，得 并联网侧变换器的参考电流指令值，即 Β7)将步骤Β3)所得igdqp、igdqn与步骤Β6)所得〗丄的差值经ΡΙ调节器进行调节得到 Kgdqp·、以 gdqn.， B8)将步骤B3)所得ugdqP、ugdqn及步骤B7)所得<dqp、分别加上d、q轴控制电压的补偿 分量得到并联网侧变换器的电网正序电压定向的正向及反向同步角速度旋转坐标轴系下 的控制电压Ugd qP、Ugdqn; B9)将步骤A3)所得0g和步骤B8)所得ugdqP、ugdqn经正向及反向同步角速度旋转坐标轴系 到静止两相邱坐标轴系的恒功率变换后求和，得静止两相αβ坐标轴系下并联网侧变换器的 控制电压Ugafi; B10)将步骤B9)所得Uga{!和步骤A1)所得Udc经空间矢量脉宽调制，得并联网侧变换器的 PWM驱动信号； C) 转子侧变换器的控制方法为： 转子侧变换器采用传统矢量控制策略，其控制电压和直流母线电压Ud。通过空间矢量脉 宽调制产生转子侧变换器的PWM驱动信号;其功率外环的有功功率给定值Pmax根据并联网侧 变换器最大输出负序电流能力适当调整，其电流环的无功电流给定值i rqmax经转子侧变换器 无功电流给定值计算模块计算得到。2.根据权利要求1所述的双馈风电系统不对称高电压故障穿越控制方法，其特征在于， 步骤C)中转子侧变换器电流环的无功电流给定值计算方法如下式：其中，PpSPGSC容量，S为双馈风力发电机转差率，Ls、Lm*别为发电机定子绕组的自感 及定转子绕组的互感，irmax为发电机转子所允许的三相电流合成矢量最大幅值，ird为发电 机定子侧采用定子正序电压定向的正向同步角速度旋转坐标轴系下定子电流的d轴分量。
【文档编号】H02J3/16GK105958534SQ201610390859
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月4日
【发明人】姚骏, 尹潇, 郭利莎, 曾欣, 谭义
【申请人】重庆大学