电网电压跌落故障下风电系统无功功率综合优化控制方法_2

文档序号:8945128阅读:来源:国知局
考值,i ga为旋转坐标系下的电网线电流a轴分量, ig{!为旋转坐标系下的电网线电流0轴分量,<?为旋转坐标系下的负序电网电压a轴分 量,《V为旋转坐标系下的负序电网电压P轴分量。
[0034] 优选地,所述计算电网无功功率Qg和电网有功功率?,的函数表达式如式(6)所 示;
[0036] 式(6)中,Qg为电网无功功率,Pg为电网有功功率,i ga为旋转坐标系下的电网线 电流a轴分量,ig{!为旋转坐标系下的电网线电流0轴分量,e ga为旋转坐标系下的电网 线电压a轴分量,egP为旋转坐标系下的电网线电压P轴分量;
[0037] 优选地,所述计算旋转的直轴电压Vga和旋转的交轴电压V g{!的函数表达式如式 (7)所示;
[0039] 式(7)中,Vga为旋转的直轴电压,Vgfi为旋转的交轴电压,<为电压相角差,V gd为 d轴电压参考值、Vgq为q轴电压参考值。
[0040] 优选地,所述步骤2)的详细步骤包括:
[0041] 2. 1)判断电网是否有无功电流需求,如果有无功电流需求,则将电网电压Up。。与 预设的参考电压Upreraf之间的差值作为调节变量A U,并跳转执行步骤2. 2),否则跳转执行 步骤1);
[0042] 2. 2)将调节变量A U经过PI调节后得到q轴电流参考值iqraf;
[0043] 2. 3)根据q轴电流参考值iqraf确定d轴电流参考值上限id raf2和下限id raf3;
[0044] 2. 4)将参考电压Uraf经过PI调节后得到参考电流id 1;判断参考电流id i位于d 轴电流参考值上限icUf2和下限id"f3之间成否成立,如果成立则判定风电机组自身满足并 网无功功率需求,跳转执行步骤1);否则,跳转执行步骤3)。
[0045] 本发明电网电压跌落故障下风电系统无功功率综合优化控制方法具有下述优点: 本发明根据电网电压数据判断风电机组自身是否有无功电流需求,如果有无功电流需求 则通过静止同步补偿器为电网系统提供无功补偿,同时将电网电压U p。。与预设的参考电压 之间的电压偏差值AU,判断电压偏差值AU大于第一预设阈值Urafl是否成立,如果 成立则启动网侧变流器的静态无功补偿模式,使得网侧变流器和静止同步补偿器同步为电 网系统提供无功补偿,电网电压跌落故障下可采用网侧逆变器静止无功补偿模式和静止同 步补偿器共同提供无功补偿,具有能够稳定并网公共连接点电压、增强风力发电系统低电 压穿越能力、响应速度快的优点。
【附图说明】
[0046] 图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
[0047]图2为应用本发明实施例方法的风电系统拓扑结构示意图。
[0048] 图3为当并网点电压跌落时网侧变流器的并网等值电路图。
[0049] 图4为本发明实施例方法步骤2)的详细流程示意图。
[0050] 图5为本发明实施例通过静止同步补偿器为电网系统提供无功补偿的流程示意 图。
【具体实施方式】
[0051] 如图1所示,本实施例风电系统无功功率综合优化控制方法的步骤包括:
[0052] 1)实时采集电网电压实时监控设备提供的电网电压数据;
[0053] 2)根据电网电压数据判断风电机组自身是否有无功电流需求,如果有无功电流需 求则跳转执行步骤3),否则跳转执行步骤1);
[0054] 3)通过静止同步补偿器为电网系统提供无功补偿;
[0055] 4)将电网电压Up。。与预设的参考电压U p^rf之间的电压偏差值AU,判断电压偏差 值A U大于第一预设阈值14@是否成立,如果成立则启动网侧变流器的静态无功补偿模式, 使得网侧变流器和静止同步补偿器同步为电网系统提供无功补偿。
[0056] 如图2所示,含静止同步补偿器(STATC0M)的直驱永磁风力发电系统主要由机组 群(风力机、发电机,机侧变流器、直流母线、网侧变流器)、静止同步补偿器、并网母线及变 压器组成,N台机组以交流汇集的方式于风电场并网母线汇集形成机组群,静止同步补偿器 则安装在风电场并网母线。电压正常时,机侧变流器控制风力发电机的有功输出;网侧变流 器控制直流母线电压稳定(网侧变流器输出的有功)及其无功;静止同步补偿器在并网点 电压跌落时,实现对并网点的无功调节。当并网点电压跌落时,网侧变流器的并网等值电路 如图3所示。图3中,Uei为网侧变流器输出的电压大小;U 为风力发电场并网点电压大 小,9 ,为网侧变流器交流侧电压与接入点电压相角差,X i为网侧变流器交流侧电感;P JP Q1*别为风机网侧变流器输出的有功功率和无功功率,可知功率方程如式(1)和(2)所示。
[0059] 式⑴和⑵中,Uei为网侧变流器输出的电压大小;U p。。为风力发电场并网点电压 大小,9 ,为网侧变流器交流侧电压与接入点电压相角差,X i为网侧变流器交流侧电感;P i 和仏分别为风机网侧变流器输出的有功功率和无功功率。因此,有功功率自动调节模式中 机侧变流器的有功输出给定按式(1)整定。
[0060] 如图4所示,步骤2)的详细步骤包括:
[0061] 2. 1)判断电网是否有无功电流需求,如果有无功电流需求,则将电网电压Up。。与 预设的参考电压Upreraf之间的差值作为调节变量A U,并跳转执行步骤2. 2),否则跳转执行 步骤1);
[0062] 2. 2)将调节变量A U经过PI调节后得到q轴电流参考值iqraf;
[0063] 2. 3)根据式(3)计算d轴电流参考值上限idraf2和下限id"f3;
[0065] 式⑶中,idraf2为d轴电流参考值上限,id raf3为d轴电流参考值下限,iq ^为q 轴电流参考值,i_为d轴电流最大值,i _为d轴电流最小值;
[0066] 2. 4)将参考电压Uirarf经过PI调节后得到参考电流id 1;判断参考电流id i位于 d轴电流参考值上限idraf2和下限idraf3之间成否成立,如果成立则判定风电机组自身满足 并网无功功率需求,跳转执行步骤1);否则,跳转执行步骤3)。
[0067] 本实施例中,步骤3)的详细步骤包括:
[0068] 3. 1)判断电压偏差值A U小于第二预设阈值Uraf2是否成立,如果成立,则跳转执 行步骤3. 2),否则跳转执行步骤3. 3);
[0069] 3. 2)通过静止同步补偿器为电网系统提供轻度无功补偿,退出;
[0070] 3. 3)通过静止同步补偿器为电网系统提供重度无功补偿。
[0071] 本实施例通过判断电压偏差值AU小于第二预设阈值1;^是否成立,来判断电 网电压的跌落情况,进而根据需要实现通过静止同步补偿器为电网系统提供无功补偿的方 式,从而能够确保系统能按并网点电压跌落的程度进行无功补偿。
[0072] 如图5所示,步骤3. 2)通过静止同步补偿器为电网系统提供轻度无功补偿的步骤 包括:
[0073] 3. 2. 1)将风力发电机并网点后的电网线电流ia、ib、经过坐标变换由三相变为 旋转坐标系下的两相值,得到旋转坐标系下的电网线电流a轴分量iga、电网线电流0轴 分量风力发电机并网点后的电网线电压U a、Ub、U。经过坐标变换由三相变为旋转坐 标系下的两相值,得到旋转坐标系下的电网线电压a轴分量e ga、电网线电压0轴分量 egP;将旋转坐标系下的电网线电压a轴分量ega、电网线电压P轴分量e gP;通过滤波器 进行正负序分解得到旋转坐标系下的负序电网电压a轴分量&和负序电网电压0轴分 量根据旋转坐标系下的电网线电流a轴分量iga、电网线电流0轴分
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