直驱风机电压穿越特性参数调整方法及装置与流程

本技术涉及风机，具体是一种直驱风机电压穿越特性参数调整方法及装置。

背景技术：

1、在一些风资源丰富的地区，经特高压交/直流系统跨区域外送是消纳这些区域新能源的有效手段。新能源外送工程中的送端系统与主网之间的电气距离一般较远，且同步电源容量有限。因此，新能源汇集地区的电网强度一般较弱。这些地区出现短路或直流故障时，易出现暂态过电压问题，造成风机大规模脱网。对于弱电网中风机机端暂态过电压特性的研究还存在以下两方面挑战，一是对对弱电网条件下的风机故障过程功率特性分析较少，二是弱电网中发生送出线路远端故障的pmsg电压穿越特性研究深度不够。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本技术提供一种直驱风机电压穿越特性参数调整方法及装置，能够对电力系统低电压穿越故障下的网侧电气参数与机侧电气参数进行控制分析，调整直驱风机电压穿越特性参数。

2、为解决上述技术问题，本技术提供以下技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种直驱风机电压穿越特性参数调整方法，包括：

4、分别对网侧电气参数与机侧电气参数执行控制操作，得到网侧控制输出指令及机侧控制输出指令；其中，所述控制操作包括外环控制、内环控制及调制控制；

5、将所述网侧控制输出指令及机侧控制输出指令输入变流器，得到锁相环信号；其中，所述变流器包括与网侧连接的网侧变流器及与机侧连接的机侧变流器；所述网侧变流器与所述机侧变流器串联后接入电网；

6、将所述锁相环信号经输电线路输入至所述网侧，并对所述机侧在所述网侧发生低电压穿越时的电气特性进行分析，并调整直驱风机的电压穿越特性参数。

7、进一步地，所述分别对网侧电气参数与机侧电气参数执行控制操作，得到网侧控制输出指令及机侧控制输出指令，包括：

8、对所述网侧电气参数进行网侧变流外环控制，得到网侧变流外环控制输出指令；

9、基于所述网侧变流外环控制输出指令对所述网侧电气参数进行网侧变流内环控制以及调制控制，得到所述网侧控制输出指令。

10、进一步地，所述网侧电气参数包括：所述直驱风机的直流输出电压及进入低电压穿越时刻时的有功电流；所述网侧变流外环控制输出指令包括：所述直驱风机的电流d轴分量参考值及电流q轴分量参考值；所述对所述网侧电气参数进行网侧变流外环控制，得到网侧变流外环控制输出指令，包括：

11、对所述直流输出电压进行定直流电压控制，得到对应的直流输出电压指令值；

12、根据所述进入低电压穿越时刻时的有功电流对所述直驱风机的输出电流d轴分量进行斜率限幅控制；

13、根据所述直流输出电压指令值及斜率限幅控制结果确定风机有功外环给出的指令值；

14、基于预设的所述直驱风机的输出无功指令值对所述直驱风机的输出无功实际值进行定无功控制，得到风机无功外环给出的指令值；

15、对所述风机有功外环给出的指令值及所述风机无功外环给出的指令值进行优先限流控制后输出，得到所述电流d轴分量参考值及电流q轴分量参考值。

16、进一步地，所述网侧电气参数包括：所述直驱风机的电流d轴分量实际值及电流q轴分量实际值；所述基于所述网侧变流外环控制输出指令对所述网侧电气参数进行网侧变流内环控制以及调制控制，得到所述网侧控制输出指令，包括：

17、基于所述电流d轴分量参考值对所述直驱风机的电流d轴分量实际值进行内环控制，得到第一网侧内环控制结果；

18、基于所述电流q轴分量参考值对所述直驱风机的电流q轴分量实际值进行内环控制，得到第二网侧内环控制结果；

19、对所述第一网侧内环控制结果及所述第二网侧内环控制结果进行脉冲宽度调制，得到脉冲宽度调制结果；

20、对所述脉冲宽度调制结果进行滤波，得到所述网侧控制输出指令。

21、进一步地，所述分别对网侧电气参数与机侧电气参数执行控制操作，得到网侧控制输出指令及机侧控制输出指令，包括：

22、对所述机侧电气参数进行最大功率点跟踪控制，得到最大功率点跟踪控制输出指令；

23、基于所述最大功率点跟踪控制输出指令，对所述机侧电气参数进行定子电压控制，得到定子电压控制指令；

24、基于所述定子电压控制指令对所述机侧电气参数进行机侧变流内环控制。

25、进一步地，在将所述网侧控制输出指令及机侧控制输出指令输入变流器，得到锁相环信号之前，包括：

26、对所述变流器中的电气参数进行斩波控制；其中，所述变流器中的电气参数至少包括电容参数及电阻参数。

27、进一步地，所述将所述锁相环信号经输电线路输入至所述网侧，并对所述机侧在所述网侧发生低电压穿越时的电气特性进行分析，并调整直驱风机的电压穿越特性参数，包括：

28、将所述锁相环信号经输电线路输入至所述网侧，并基于预设的有功控制策略确定所述直驱风机在低电压穿越过程中的输出功率；

29、根据所述直驱风机在低电压穿越过程中的直流输出电压及所述输出功率确定电压功率关系；

30、基于预设的电网暂态过电压水平及所述电压功率关系调整所述直驱风机的电压穿越特性参数；其中，所述电压穿越特性参数至少包括阻抗参数及励磁参数。

31、第二方面，本技术提供一种直驱风机电压穿越特性参数调整装置，包括：

32、输出指令生成单元，用于分别对网侧电气参数与机侧电气参数执行控制操作，得到网侧控制输出指令及机侧控制输出指令；其中，所述控制操作包括外环控制、内环控制及调制控制；

33、锁相信号生成单元，用于将所述网侧控制输出指令及机侧控制输出指令输入变流器，得到锁相环信号；其中，所述变流器包括与网侧连接的网侧变流器及与机侧连接的机侧变流器；所述网侧变流器与所述机侧变流器串联后接入电网；

34、穿越参数调整单元，用于将所述锁相环信号经输电线路输入至所述网侧，并对所述机侧在所述网侧发生低电压穿越时的电气特性进行分析，并调整直驱风机的电压穿越特性参数。

35、进一步地，所述输出指令生成单元，包括：

36、网侧外环控制模块，用于对所述网侧电气参数进行网侧变流外环控制，得到网侧变流外环控制输出指令；

37、网侧内环调制模块，用于基于所述网侧变流外环控制输出指令对所述网侧电气参数进行网侧变流内环控制以及调制控制，得到所述网侧控制输出指令。

38、进一步地，所述网侧电气参数包括：所述直驱风机的直流输出电压及进入低电压穿越时刻时的有功电流；所述网侧变流外环控制输出指令包括：所述直驱风机的电流d轴分量参考值及电流q轴分量参考值；所述网侧外环控制模块，包括：

39、直流电压控制模块，用于对所述直流输出电压进行定直流电压控制，得到对应的直流输出电压指令值；

40、斜率限幅控制模块，用于根据所述进入低电压穿越时刻时的有功电流对所述直驱风机的输出电流d轴分量进行斜率限幅控制；

41、有功外环输出模块，用于根据所述直流输出电压指令值及斜率限幅控制结果确定风机有功外环给出的指令值；

42、无功外环输出模块，用于基于预设的所述直驱风机的输出无功指令值对所述直驱风机的输出无功实际值进行定无功控制，得到风机无功外环给出的指令值；

43、优先限流控制模块，用于对所述风机有功外环给出的指令值及所述风机无功外环给出的指令值进行优先限流控制后输出，得到所述电流d轴分量参考值及电流q轴分量参考值。

44、进一步地，所述网侧电气参数包括：所述直驱风机的电流d轴分量实际值及电流q轴分量实际值；所述网侧内环调制模块，包括：

45、第一网侧内环控制模块，用于基于所述电流d轴分量参考值对所述直驱风机的电流d轴分量实际值进行内环控制，得到第一网侧内环控制结果；

46、第二网侧内环控制模块，用于基于所述电流q轴分量参考值对所述直驱风机的电流q轴分量实际值进行内环控制，得到第二网侧内环控制结果；

47、脉冲宽度调制模块，用于对所述第一网侧内环控制结果及所述第二网侧内环控制结果进行脉冲宽度调制，得到脉冲宽度调制结果；

48、网侧控制输出模块，用于对所述脉冲宽度调制结果进行滤波，得到所述网侧控制输出指令。

49、进一步地，所述输出指令生成单元，包括：

50、功率跟踪控制模块，用于对所述机侧电气参数进行最大功率点跟踪控制，得到最大功率点跟踪控制输出指令；

51、定子电压控制模块，用于基于所述最大功率点跟踪控制输出指令，对所述机侧电气参数进行定子电压控制，得到定子电压控制指令；

52、机侧内环控制模块，用于基于所述定子电压控制指令对所述机侧电气参数进行机侧变流内环控制。

53、进一步地，所述直驱风机电压穿越特性参数调整装置，还包括：

54、斩波控制单元，用于在将所述网侧控制输出指令及机侧控制输出指令输入变流器，得到锁相环信号之前，对所述变流器中的电气参数进行斩波控制；其中，所述变流器中的电气参数至少包括电容参数及电阻参数。

55、进一步地，所述穿越参数调整单元，包括：

56、锁相信号输入模块，用于将所述锁相环信号经输电线路输入至所述网侧，并基于预设的有功控制策略确定所述直驱风机在低电压穿越过程中的输出功率；

57、电压功率确定模块，用于根据所述直驱风机在低电压穿越过程中的直流输出电压及所述输出功率确定电压功率关系；

58、穿越参数调整模块，用于基于预设的电网暂态过电压水平及所述电压功率关系调整所述直驱风机的电压穿越特性参数；其中，所述电压穿越特性参数至少包括阻抗参数及励磁参数。

59、第三方面，本技术提供一种电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述直驱风机电压穿越特性参数调整方法的步骤。

60、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述直驱风机电压穿越特性参数调整方法的步骤。

61、针对现有技术中的问题，本技术提供的直驱风机电压穿越特性参数调整方法及装置，能够通过仿真的方式对弱电网接入条件下风力发电机的低电压穿越特性进行分析，对送出线路远端短路故障及恢复过程中机端暂态过电压特性进行研究，从而揭示出故障发生与清除时刻，风力发电机控制产生误差的原因，并基于该原因调整直驱风机电压穿越特性参数，为提升风力发电机的运行安全。