一种分布式双馈风力发电机组自动电压控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风力发电机组控制方法，尤其是一种风力发电机组自动电压控制方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国风电集中式规模化发展渐趋饱和，并网难问题日益突出。风电产业发 展经历了爆发式增长，以集中式"大风电"为主，随着电力系统扩容需要，分布式风力发电以 其效率高、方便灵活、占地要求低、建设周期短、成本低等优点，受到广泛关注。分布式风电 一般规模较小，适用于靠近用电负荷中心的地区，便于就近并网、就地消纳。接入电网与大 规模风电集中接入电网相比，节省了远距离输送电能的输变电设施（包含风电场内的集电 线路、升压站、送至系统的输电线路）建设及维护费用。
[0003] 分布式风电场直接连接在配电网，为用户提供需要的电能，那么分布式发电系统 对电网的影响以及分布式发电系统接入电网的问题受到重点关注。由于分布式风电多处于 偏远地区，常接于电网的末端，这将使并网后系统的潮流发生改变，影响电网的稳定性。同 时，由于分布式风电接入的电网较弱，那么风电场对电力系统的影响也随之增大，进而对供 电负荷产生较大影响，对电网产生的影响主要包括电力系统稳定性、电网频率、电能质量等 方面。
[0004] 分布式风电就近接入电网，不新建升压站，因此大多数情况下无法集中安装无功 补偿设备，需要风电机组具有一定的无功调节能力进行电压控制。不同的电压等级中，输 电线路呈现不同的参数特点。一般高压输电线路呈感性，中压输电线路呈阻感性，低压输电 线路呈阻性。由于分布式风电机组接入配电网，中低压电缆电阻不能忽略。那么传统的下 垂控制会导致有功功率和无功功率的耦合，导致系统电压不稳定。
【发明内容】
[0005] 为了克服分布式风电接入电网带来的系统电压不稳定、无电压调节能力的不足， 本发明提供一种系统电压稳定性良好、具有动态电压调节能力的分布式双馈风力发电机组 自动电压控制方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种分布式双馈风力发电机组自动电压控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
[0008] 1)检测风电机组出口的电压值和电流值，计算风电机组实时有功功率和无功功率 值；
[0009] 2)根据风电机组出口的电流值，通过虚拟阻抗模块，计算出虚拟阻抗电压值，形成 负反馈以获得新的电压参考值；
[0010] 3)根据风电机组出口的电压值和电流值，送入无功功率能力评估模块，此模块根 据风电机组的运行特性，计算出机组当前的无功功率能力，即当前机组无功功率的最大值 和最小值；
[0011] 4)通过虚拟阻抗值的大小、风力发电机组出口的电压值、风电机组的无功功率极 限能力，获得下垂系数h的修正系数a，计算出最优的下垂控制系数^ ;
[0012] 5)根据风电机组实时无功功率、公共连接点电压值，实现下垂控制，计算出分布式 风电机组输出无功功率的参考值，用以机侧变流器无功功率控制，最终通过风电机组的无 功功率控制，实现公共连接点电压的控制。
[0013] 进一步，述步骤4)中，优化步骤如下：
[0014] 4. 1)利用下垂控制系数h和虚拟阻抗压降系数L寻找到风电机组输出的无功功 率值Q1;
[0015] 4. 2)利用风力发电机组实时有功功率和机组的特性，计算出风电机组当前输出无 功功率的能力范围（Qinun，Qiniax);
[0016] 4. 3)判断风电机组输出的无功功率值Q1是否满足风电机组当前输出无功功率的 能力范围（Qin^Qiniax),若满足，下垂控制系数确定。（4)若不满足，分为两种情况：当Q 1Mimx时，计算修正系数a用以调节kQ，使得风电机组输出无功功率值为Qimax;当Q XQimin时，计算 修正系数a用以调节Iv使得风电机组输出无功功率值为Qinun。
[0017] 再进一步，所述步骤2)中，虚拟阻抗引入产生电压降，
[0018] 虚拟阻抗产生的压降关系如下：
[0020] 其中：&为虚拟阻抗压降系数；
[0021] A U为虚拟阻抗上产生电压降；
[0022] Q1为风电机组实际无功功率输出值；
[0023] X1为单台分布式风电机组的虚拟阻抗值；
[0024] U1为单台分布式风电机组出口端电压值；
[0025] i为风电机组编号。
[0026] 本发明的技术构思为：采用虚拟电抗的方法，防止中低压线路中有功功率和无功 功率的耦合，并且充分利用双馈风力发电机组具有的无功功率能力；采用修正系数计算模 块进行下垂系数修正，避免了虚拟阻抗带来的静态电压偏差以及防止风电机组无功功率能 力不足，保证电压控制的精度以及电压控制的稳定性。
[0027] 本发明的有益效果主要表现在：1、虚拟电抗采用实现分布式风电机组在中低压配 电网中，通过无功功率调节实现公共连接点电压有效控制；2、修正系数计算避免了虚拟阻 抗产生的电压误差；3、修正系数计算充分考虑了虚拟阻抗压降、风电机组无功功率能力等 因素，系数需要根据风机的运行情况（风电机组机端电压、风电机组有功功率）进行动态调 -K- To
【附图说明】
[0028] 图1是风电机组分布式接入电力系统示意图
[0029] 图2是单台风电机组分布式接入电网等值电路图。
[0030] 图3是分布式风电机组控制图。
[0031] 图4是分布式风电机组控制流程图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0033] 参照图1~图4, 一种分布式双馈风力发电机组自动电压控制方法，所述控制方法 包括以下步骤：
[0034] 1)检测风电机组出口的电压值和电流值，计算风电机组实时有功功率和无功功率 值；
[0035] 2)根据风电机组出口的电流值，通过虚拟阻抗模块，计算出虚拟阻抗电压值，形成 负反馈以获得新的电压参考值；
[0036] 3)根据风电机组出口的电压值和电流值，送入无功功率能力评估模块，此模块根 据风电机组的运行特性，计算出机组当前的无功功率能力，即当前机组无功功率的最大值 和最小值；
[0037] 4)通过虚拟阻抗值的大小、风力发电机组出口的电压值、风电机组的无功功率极 限能力，获得下垂系数h的修正系数a，计算出最优的下垂控制系数^ ;
[0038] 5)根据风电机组实时无功功率、公共连接点电压值，实现下垂控制，计算出分布式 风电机组输出无功功率的参考值，用以机侧变流器无功功率控制，最终通过风电机组的无 功功率控制，实现公共连接点电压的控制。
[0039] 进一步，述步骤4)中，优化步骤如下：
[0040] 4. 1)利用下垂控制系数h和虚拟阻抗压降系数L寻找到风电机组输出的无功功 率值Q1;
[0041] 4. 2)利用风力发电机组实时有功功率和机组的特性，计算出风电机组当前输出无 功功率的能力范围（Qinun，Qiniax);
[0042] 4. 3)判断风电机组输出的无功功率值Q1是否满足风电机组当前输出无功功率的 能力范围（Qin^Qiniax),若满足，下垂控制系数确定。（4)若不满足，分为两种情况：当Q 1Mimx时，计算修正系数a用以调节kQ，使得风电机组输出无功功率值为Qimax;当Q XQimin时，计算 修正系数a用以调节Iv使得风电机组输出无功功率值为Qinun。
[0043] 参照图3,本发明主要通过改进双馈机组的机侧变流器控制实现。双馈风力发电机 组通过坐标变换使得有功分量和无功分量解耦、调节，机侧变流器的无功功率参考值由恒 功率因数控制方式变为由下垂控制模块给定。虚拟阻抗引入的电压叠加在机侧变流器电流 控制器输出的q轴电压上，作为机侧变流器交流侧q轴电压参考值。
[0044] 由于风电机组分布式接入电网，那么机组的地理位置较为分散，若采用通讯线的 方法实现各个机组时间的协调控制，会大大限制机组地理位置的分布。根据机组分布式接 入电网的结构特点以及机组的控制要求，采用无互联通讯线的下垂控制才能适应机组分布 式接入电网的控制要求。
[0045] 风力发电机组分布式接入配电网，接线示意图见图1。配电网的线路不同于高压线 路中的感性阻抗特性，特别是电缆线路的使用，使得线路等效阻抗主要为阻感混合型。传统 的下垂控制不适用于既有阻性线