本发明涉及风力发电机组领域，特别涉及一种用于自封闭型电磁耦合调速风电机组的控制方法。
背景技术：
如图1所示，自封闭型电磁耦合调速风电机组采用自封闭型电磁耦合调速装置联接齿轮箱高速轴和电励磁同步发电机转子轴，使功率从齿轮箱2侧向电励磁同步发电机侧传递，并网接口为电励磁同步发电机5；自封闭型电磁耦合调速装置由电磁耦合器4、变频器6以及永磁同步发电机3组成，永磁同步发电机3用于给变频器6供电；电磁耦合器4有两根转轴，分别与齿轮箱2和电励磁同步发电机5相联并都转动，变频器6控制电磁耦合器4两根转轴的相对转速和电磁转矩；齿轮箱的高速轴与电磁耦合器的一根轴相联构成前轴系，电磁耦合器的另一根轴与电励磁同步发电机5的转子轴相联构成后轴系，前、后轴系为2个独立的轴系，永磁同步发电机3与前轴系同轴实现对所述变频器6供电。
当电网出现故障时，电网电压发生跌落并超出正常范围，自封闭型电磁耦合调速风电机组的现有控制策略就转入低电压穿越控制模式，由于变频器是由与齿轮箱高速轴同轴的永磁同步发电机供电，电网电压的跌落不会对变频器的供电产生影响，为了保持机组输出有功电流恒定，变频器转矩指令值tcmd_lvrt的计算公式为：
tcmd_lvrt＝ktcmd(1)
式中，k为电网电压的标幺值，tcmd为电网电压跌落时刻变频器转矩指令值，该变频器转矩指令值是由自封闭型电磁耦合调速风电机组风轮最优机械特性曲线所求得，桨距角的求取与电网电压正常时相同，根据风轮转速目标值和实测值采用pi调节器求得。
但现有的控制策略并没有考虑电网故障时，风速对系统的影响，tcmd为自封闭型电磁耦合调速风电机组基本运行时由风轮最优机械特性曲线所求得的变频器转矩指令值，风速越大，tcmd越大，风速越小，tcmd越小。由于△tcmd＝(1-k)tcmd，因此，风速越大，△tcmd越大，风速越小，△tcmd越小，△tcmd是变桨系统需要承受的载荷，变桨系统包括风机风轮以及附属的用于变桨的电机，△tcmd越大，对风轮以及变桨电机的使用寿命会造成较大影响。
目前，自封闭型电磁耦合调速风电机组在电网故障时并没有考虑风速对变频器转矩指令值的影响，因此，当变桨系统承受载荷较大时，会对变桨系统的使用寿命产生影响。
技术实现要素：
为解决上述现有技术的不足，本发明提出了一种无功功率优先模式的自封闭型电磁耦合调速风电机组控制方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种采用无功功率优先模式的自封闭型电磁耦合调速风电机组控制方法，采用自封闭型电磁耦合调速装置联接齿轮箱高速轴和电励磁同步发电机转子轴，使功率从齿轮箱侧向电励磁同步发电机侧传递，并网接口为所述电励磁同步发电机；所述自封闭型电磁耦合调速装置由电磁耦合器、变频器以及永磁同步发电机组成，永磁同步发电机用于给变频器供电；所述电磁耦合器有两根转轴，分别与齿轮箱和电励磁同步发电机相联并都转动，变频器控制电磁耦合器两根转轴的相对转速和电磁转矩；
电网电压跌落期间，采用无功功率优先的模式，先计算无功电流，无功电流计算如下：
iq＝3irated
irated为额定电流，即发出三倍额定电流的无功电流支撑电网电压，控制电励磁同步发电机发出上述无功电流iq；
然后计算变频器转矩指令，根据电网电压跌落时刻的风轮转速，判断是否在电网电压跌落期间减小变频器转矩指令。
可选地，当电网电压发生跌落时的风轮转速小于标幺值t时，
有功电流is的最大限制值即最大允许有功电流值ismax计算如下：
imax是并网的电励磁同步发电机短时最大允许电流值；
如果is≤ismax，保持电网电压跌落时刻的有功电流is不变，变频器转矩指令值tcmd_lvrt计算公式为：
tcmd_lvrt＝ktcmd(1)
如果is>ismax，变频器转矩指令tcmd_lvrt计算公式为：
tcmd_lvrt＝tcmd*(ismax/is)(2)
式中，is为电网电压跌落时刻的有功电流，k为电网电压的标幺值，tcmd为电网电压跌落时刻变频器转矩指令值。
可选地，当电网电压发生跌落时的风轮转速大于或者等于标幺值t时，有功电流is的最大限制值即最大允许有功电流值ismax计算如下：
imax是并网的电励磁同步发电机短时最大允许电流值；
如果is/k≤ismax，保持电网电压跌落之前的变频器转矩指令不变化，tcmd_lvrt＝tcmd；
如果is/k>ismax，变频器转矩指令tcmd_lvrt计算公式为：
tcmd_lvrt＝tcmd*(ismax/is)(3)
is为电网电压跌落时刻的有功电流，k为电网电压的标幺值，tcmd为电网电压跌落时刻变频器转矩指令值。
本发明的有益效果是：
(1)使该机组在电网电压跌落期间发出三倍额定电流的无功电流，对电网电压进行有效支撑；
(2)在保证上述无功电流、短时最大允许电流(即保证短时电流不超限即发电机安全运行)基础上，在电网电压跌落期间，使有功电流最大化，实现对电网电压进行最大限度支撑(从电网电压支撑角度考虑)和改善变桨系统载荷(从减小变桨系统和整个机组载荷角度考虑)。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为自封闭型电磁耦合调速风电机组的原理示意图；
图2为本发明的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的自封闭型电磁耦合调速风电机组的控制策略在电网故障时并没有考虑风速对变频器转矩指令值的影响，因此，当变桨系统承受载荷较大时，会对变桨系统的使用寿命产生影响。
本发明提出了一种采用无功功率优先模式的自封闭型电磁耦合调速风电机组控制方法，考虑风速对变桨系统承受载荷的影响，实现了对变桨系统的保护。
本发明的控制方法用于对如图1所示自封闭型电磁耦合调速风电机组在电网故障期间的控制，电网电压跌落期间，采用无功功率优先的模式，先计算无功电流，无功电流计算如下：
iq＝3irated
irated为额定电流，即发出三倍额定电流的无功电流支撑电网电压，控制电励磁同步发电机发出上述无功电流iq；
然后计算变频器转矩指令：
有功电流is的最大限制值即最大允许有功电流值ismax计算如下：
imax是并网的电励磁同步发电机短时最大允许电流值；
根据电网电压跌落时刻的风轮转速，判断是否在电网电压跌落期间减小变频器转矩指令，判断过程具体如下：
当电网电压发生跌落时刻的风轮转速小于标幺值t时(t为实际风轮转速/风轮转速额定值，例如风轮转速额定值为17.4rpm)，说明当前风速较小，当前机组输出有功功率较小；
如果is≤ismax，保持电网电压跌落时刻的有功电流is不变，变频器转矩指令值tcmd_lvrt计算公式为：
tcmd_lvrt＝ktcmd(1)
如果is>ismax，变频器转矩指令tcmd_lvrt计算公式为：
tcmd_lvrt＝tcmd*(ismax/is)(2)
式中，is为电网电压跌落时刻的有功电流，k为电网电压的标幺值，tcmd为电网电压跌落时刻变频器转矩指令值。
当电网电压发生跌落时的风轮转速大于或者等于t时，说明当前风速较大，当前风电机组输出有功功率较大，tcmd较大，如果仍然按照ktcmd计算电网电压跌落期间变频器转矩指令，则转矩变化△tcmd较大，为了防止风轮超速，变桨系统必须以较快速度顺桨；
如果is/k≤ismax，保持电网电压跌落之前的变频器转矩指令不变化，tcmd_lvrt＝tcmd；
如果is/k>ismax，变频器转矩指令tcmd_lvrt计算公式为：
tcmd_lvrt＝tcmd*(ismax/is)(3)
is为电网电压跌落时刻的有功电流，k为电网电压的标幺值，tcmd为电网电压跌落时刻变频器转矩指令值。
常规电厂中，同步发电机在电网电压发生跌落期间，能够发出高达三倍额定电流的无功电流对电网电压进行有效支撑，由于本发明的风电机组并网接口也为电励磁同步发电机，因此模拟常规电厂中的同步发电机，使该机组在电网电压跌落期间发出三倍额定电流的无功电流，对电网电压进行有效支撑；
在保证上述无功电流、短时最大允许电流(即保证短时电流不超限即发电机安全运行)基础上，在电网电压跌落期间，本发明的控制方法使有功电流最大化，实现对电网电压进行最大限度支撑(从电网电压支撑角度考虑)和改善变桨系统载荷(从减小变桨系统和整个机组载荷角度考虑)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。