基于储能系统的双馈异步风电机组自启动控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及风电机组运行控制技术，具体设及一种基于储能系统的双馈异步风电 机组自启动控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着电网互联程度的不断提高，电网结构日益复杂化，再加上采用远距离输电，冲 击负荷增加，电力系统的安全稳定受到极大挑战。虽然近年来电力系统运行的经济性与可 靠性得到了很大提高，但是还是很难避免在遭受严重故障时可能产生的大面积停电事故。 因此，在发生大停电W后，备用能源需要参与到系统的黑启动过程中。
[0003] 因为双馈发电机组值Oiible-FedInductionGenerator,简称DFIG)具有变速恒 频、有功无功分开控制的特点，使得其成为是当前风电场的主流配置机型。过去由于风电机 组低电压穿越能力差W及电压、频率易于变化的原因，一般不将风电机组作为黑启动电源 点。现在，先进的技术W及更好的控制系统使得风电系统参与电网黑启动成为可能。风电 机组在网侧失压环境下实现自启动则是风电机组黑启动的关键。本专利提出了一种基于储 能系统的双馈异步风电机组自启动控制技术，使得双馈异步风电机组在网侧失压的条件下 实现可W自启动，从而有可能参与大停电后的黑启动过程。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中双馈异步风电机组自启动能力存在 的不足，提供一种基于储能系统的双馈异步风电机组自启动控制方法。
[0005] 技术方案：本发明的一种基于储能系统的双馈异步风电机组自启动控制方法，具 体包括W下步骤：
[000引1)当电网出现低电压故障时，双馈异步风电机组自启动控制器断开网侧负荷，向 直流电容两端并入储能系统，储能系统向直流电容充电并保持自启动前期电容电压的稳 定；同时控制器向转子侧变流器W及定子侧变流器发出逆变指令，采用PV电压控制策略， 保证风机出口侧电压恒定W及直流侧电容电压恒定；
[0007]。风机自启动初期，控制器持续对于系统电压进行检测，在网侧电压达到额定电 压的控制范围W后，接入系统负荷，同时启动频率控制器，进一步对风电机组自启动频率进 行控制，保证系统频率稳定在额定频率W内；
[0008] 3)控制器检测到系统频率电压稳定后，系统稳定运行并断开储能系统。控制器通 过转变转子侧变流器的控制模式，将控制目标为网侧输出电压恒定的PV电压控制策略转 为控制目标为网侧负荷恒定的PQ功率控制策略，从而实现双馈异步风电系统带负荷的稳 定运行，风电机组自启动过程结束。
[0009] 所述步骤1)中，在风电机组启动初期，为了建立满足电网运行要求的电压，风电 机组PV电压控制策略为：
[0010] 双馈异步风电机组采用定子电压定向技术W及有功无功解禪控制技术，其有功无 功的输出主要依赖于对于转子侧变流器的控制，自启动控制器采用PV控制模式，其转子电 流参考值如下： （户-0+/、,"](户成
[0011] * * f , -U^ + K"\{U -UJdt
[0012] 其中，P\If为风电机组有功功率、电压参考值；P g为风电机组输出有功功率，U g为 风电机组输出电压；kfpp、kfpl分别为有功功率控制器的比例、积分系数；k "p、k"l分别为电压 控制器的比例、积分系数；C、C分别为t q轴的转子电流参考值，
[001引为了消除静差，引入积分环节，设计转子电流控制器：
[0014]
[001引其中，
4、萌分别为轴的转子电流参考值，kirp、kw分别为转子 电流控制器的比例、积分系数，
[0016] 在考虑定子磁链变化的条件下，还需增加附加控制项：
[0017]
[001引其中，Rf、Lf分别为风电机组转子电阻和转子电抗；R g、Lg分别定子电阻和定子电 抗；Lm为励磁电抗；W slip为滑差角速度，W 1为同步角速度；4 sd、4 sq分别为定子d、q轴磁 链，
[001引最终，自启动控制器采用PV控制模式，转子变流器所需输出的参考电压值如下： 午細础
[0020] * ,, =",v+A"巧
[002。 其中，心和为转子变流器的参考电压值信号，u'td和Utq为转子电流控制器输 出信号，A Urd和A Ur为转子电流控制器附加控制项。
[0022] 所述步骤2)中，在风电机组电压建立后，为了保证输出电压频率稳定，对风电机 组自启动频率进行控制的方法为：
[0023] 频率控制器由转速控制器和附加频率控制器组成，其中转速控制器设计如下：
[0024] /^ =A"',(彷-汾S) +A",J (汾;-彷S
[00巧]其中，P:,碼，￡0；分别为风电机组转速控制器参考值、定子测量转速、定子转速计 算值，由输入量Ps输入至P-O曲线中产生，P-O曲线功能模块由机组的功率转速特性 决定；
[0026] 风电机组通过控制有功功率输出来控制频率，附加频率控制器的设计如下：
[0027]
[002引其中，分别为风电机组输出电压频率W及频率参考值；k fpi、kfp2、kfii、kfi2为 附件频率控制器的比例系数W及积分系数，
[0029] 最终，风机自启动频率控制器给出转子变流器的有功功率参考值为：
[0030] 庐二巧+砖1-唉
[003。 其中，巧为转速控制器输出信号，与1和与2为附加频率控制器输出信号。
[0032] 所述步骤（3)中，在风电机组电压频率稳定后，自启动控制器采取的具体步骤为：
[0033] 1)考察风机自启动运行中电压偏差值A巧=巧-￡4/ W及频率偏差值 A/;' = /;-知，若满足W及AK <5,胃的条件，则转入步骤。.
[0034] 。考察风机直流侧电压偏差值M4 =成-均.，若满足A時胃，则认定直流 电压侧恒定，并断开储能系统，转入步骤3).
[0035] 3)系统记录风电机组稳定运行时刻有功功率参考值Pt%并计算出相应的无功功 率参考值沒，凉统由PV控制模式转为PQ控制模式，其控制器设计如下： Cd=KJP' -P'、+Kp,l少-PJ泌
[0036] I * * > * I';, =M0 J (()-()、'成
[0037] 其中，krpp、krpi为PQ功率控制器的比例、积分参数，
[0038] 有功和无功功率参考值分别由先前口￥控制模式下的参考值给出，即P t% 贫二《，风电机组自启动控制结束。
[003引有益效果：在双馈异步风电机组的自启动过程中，考虑到风电系统出口侧电压变 化较大，采用计及定子电压与磁链变化的双馈异步风电机组模型，使得风电机组的自启动 控制更加有效；同时为了保证自启动控制过程中的电压频率稳定，在双馈异步风电机组有 功无功解禪控制的基础上，采用了电压控制器W及频率附加控制器W保证电压质量。双馈 异步风电机组在储能系统W及自启动控制方法的作用下实现了单机带负荷自启动，并保证 了自身电压W及频率的稳定。
【附图说明】
[0040] 图1为本发明的总体框图。
[0041] 图2为实施例的双馈异步风电机组单机带负荷系统结构图。
[0042] 图3为双馈异步风电机组网侧变流器控制框图。
[0043] 图4为双馈异步风电机组转子侧变流器控制框图。
[0044] 图5为双馈异步风电机组频率控制器控制框图
[0045] 图6为实施例的双馈异步风电机组自启动电压图。
[0046] 图7为实施例的双馈异步风电机组自启动频率图。
[0047] 图8为实施例的双馈异步风电机组自启动输出有功功率图。
[0048] 图9为实施例的双馈异步风电机组自启动输出无功功率图。
【具体实施方式】
[0049] 下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施 例。
[0050] 如图1所示，本发明的基于储能系统的双馈异步风电机组自启动控制技术具体包 括W下步骤：
[005。（1)当电网出现低电压故障时，双馈异步风电机组自启动控制器断开网侧负荷，向 直流电容两端并入储能系统，向其充电并保持自启动前期电容电压的稳定；同时控制器向 转子侧变流器W及定子侧变流器发出逆变指令，采用PV电压控制策略，保证风机出口侧电 压恒定W及直流侧电容电压恒定。
[005引似风机自启动初期，控制器持续对于系统电压进行检测，在网侧电压达到额定电 压的控制范围W后，接入系统负荷，同时启动频率控制器，进一步对风电机组自启动频率进 行控制，保证系统频率稳定在额定频率W内。
[0053] (3)控制器检测到系统