一种基于statcom/bess的风电机群协调自启动控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，包括以下步骤：S1：处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基于反馈线性控制算法的自启动控制器；S2：自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATCOM/BESS；S3：配备有储能系统的DFIG和STATCOM启动之后，并入未配备有储能系统的DFIG，协调模糊PID控制器启动，该控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的DFIG电压以及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATCOM与配备储能系统的DFIG的PID控制器参数，协调控制风机与STATCOM的有功无功输出。本发明使双馈异步风电机群可以在离网条件下实现自启动，进而实现稳定的孤岛运行。
【专利说明】
一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及风电机群运行控制领域，特别是涉及一种基于STATCOM/BESS的风电机 群协调自启动控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于风电存在间歇性、随机性以及波动性等特征，大规模风电并网仍然存 在不小的挑战。分布式风力发电可以在电网停电发生时恢复孤岛供电，已成为集中供电方 式不可缺少的重要补充。为了更好的实现风电机群分布式发电，首先必须研究风电机群在 孤岛运行下具备自启动的能力。
[0003] 如今，双馈异步风电机组(Doubly-Fed Induction Generator，DFIG)已成为风电 场选用的主流机型，由于该风机采用定转子柔性连接的方式，不具备自启动能力。在DFIG的 变流器直流电容侧加装储能装置，由储能装置提供直流电压，进而实现风电机组的自启动 过程。在风电机群的启动过程中，大规模配备储能系统成本投资较大，并不能满足电网的经 济性要求，这就需要少数配备储能系统的风电机组率先实现自启动，进而在FACTS设备的协 助下启动剩余风电机组。
[0004] 传统STATC0M由直流侧电容和电压型逆变器组成，为保证输出电压的幅值，稳态时 需要从电网吸收一定的有功功率补偿自身损耗以维持直流测电压，所以不具备有功调节能 力，不能向电网注入有功功率。
【发明内容】
[0005] 发明目的：本发明的目的是提供一种能实现自启动的基于STATCOM/BESS的风电机 群协调自启动控制方法。
[0006] 技术方案:本发明所述的基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，包 括以下步骤：
[0007] SI:处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基 于反馈线性控制算法的自启动控制器；
[0008] S2:自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATCOM/BESS;
[0009] S3:配备有储能系统的DFIG和STATC0M启动之后，并入未配备有储能系统的DFIG， 协调模糊PID控制器启动，模糊PID控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的未配备有储 能系统的DFIG电压以及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATC0M与配备有储能系统 的DFIG的PID控制器参数，协调控制配备有储能系统的DFIG与STATC0M的有功无功输出。
[0010] 进一步，所述步骤Sl中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶 段，自激启动阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为:将网侧变流器的控制 信号闭锁，同时将网侧变流器的并网开关brk_grid断开，将储能系统的开关brk_bat闭合， 使储能系统为直流电平充电，检测直流电容电压，若直流电容电压达到电容电压额定值，则 启动DFIG。
[0011] 进一步，所述步骤SI中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶 段，带载运行阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为:检测机端电压，若机端 电压大于机端电压额定值，则闭合网侧变流器的并网开关brk_grid，同时解锁网侧变流器 的SVPffM控制信号，网侧变流器开始工作，保证直流侧电容电压稳定以及为网侧电压提供无 功支撑;检测直流电容电压偏差值，若直流电容电压偏差值小于，则认定直流电压恒 定，并断开开关br k_ba t，储能系统退出工作。
[0012] 进一步，所述步骤Sl中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶 段，频率调整阶段通过频率控制器对风机的有功输出进行调整，频率控制器的结构为:频率 控制器包括转速控制器和附加频率控制器，其中转速控制器将转子转速ω r输入至ω r-p曲 线中产生有功功率参考值葸，ω r-P曲线功能由风电机组的功率转速特性决定；附加频率控 制器的设计如式(1)所示：
[0013] ⑴
[0014] 式（1 )中，fs、fref分别为风电机组的输出频率以及输出频率参考值，kfpl和kfp2为附 加频率控制器的比例系数，km和k fl2为附加频率控制器的积分系数；
[0015] 最终，风机自启动频率控制器给出转子侧变流器的有功功率参考值为P'
[0016]
⑵
[0017] 式(2)中，<为转速控制器所给出的有功功率参考值。
[0018] 进一步，所述步骤Sl中的反馈线性控制算法的设计步骤如下：
[0019] SI. 1:建立DFIG的转子侧变流器的线性化差分模型，如式（3)所示：
[0020]
[0021] 式(3)中，^为转子d轴电流，^为转子q轴电流，LmSdq轴坐标系中定、转子同轴等 效绕组间的互感，Rr、Lr为dq轴坐标系中转子等效两相绕组电阻和自感，
为发电机 漏磁系数，Wslip= CO1-COr为转差率，CO1为定子磁场转速，COr为转子磁场转速，为定子d 轴磁链，I^sd为定子q轴磁链，Urd为转子d轴电压，Urq为转子q轴电压，Urdl和Urql为计及定子励 磁电流的补偿项，如式(4)所示：
[0022] (4)
[0023] 式(4)中，Rs为dq轴坐标系中定子等效两相绕组电阻，isd为定子d轴电流，isq为定子 q轴电流，US为风机出口侧电压幅值；
[0024] 令^^ = ]^^) =X1 = Ld以及y2 = h2(X) =X2 = irq，可得：
[0025]
[0026] 式(5)中，Ar(x) = f(x)，Er(x)=g(x);
[0027] Μ L枏抿忒MU夺讦拄子电压控制器，如式（6)所示：
[0028] (6)
[0029] 式(6)中，Vrd和vrq为转子电压的跟踪控制信号，由转子电流控制器给出，如式(7) 所示：
[0030] (7)
[0031] 式(7)中，ei = yi-yiref为转子电流yi与转子电流参考值yirrf之差，e2 = y2_y2rrf为转 子电流y 2与转子电流参考值y 2ref之差，krd_p、krd_i为转子电流控制器d轴比例、积分参数， krq_P、krq_i为转子电流控制器d轴比例、积分参数；
[0032] SI.3:根据式(8)求得转子侧变流器的参考电压和?ζ:
[0033] (8)〇
[0034] 进一步，所述步骤S3中，协调模糊PID控制器持续监测电压偏差量和频率偏差量， 通过模糊推理，不断优化STATC0M与DFIG的变流器PID参数k P、ki、kd的步骤如下，其中kP为比 例系数，Iu为微分系数，kd为积分系数：
[0035] S3.1:当电压偏差量的绝对值I eu I大于电压协调动作门限^。。或者频率偏差量的 绝对值I I大于频率协调动作门限ef。。时，STATC0M与DFIG同时动作，均采用电压、频率控制 模式;增大kP，减小kd，减小ki;
[0036] S3.2:当电压偏差量的绝对值|eu I介于电压协调动作门限~。。与电压DFIG动作门 限euD?之间，或者频率偏差量的绝对值I I介于频率协调动作门限efc。与频率DFIG动作门 限EfDFIG之间时，减小kP，增大ki; STATC0M采用电压、频率控制模式；
[0037] S3.3:当电压偏差量的绝对值I eu I小于电压DFIG动作门KeuDFIG或者频率偏差量的 绝对值I Ef I小于频率DFIG动作门限efDFIG时，DFIG采用功率控制策略，保证系统的功率稳定 输出以及功率因素，模糊PID控制器不动作;增大kjPki，并根据电压偏差量的绝对值I eu I或 频率偏差量的绝对值I 4 I来对kd进行取值；
[0038] S3.4:根据系统运行的不同状态，同时考虑kP Ankd之间的关联，选择输入语言变 量为eu、ef、Δ ει^ΡΔ ^，语言变量值取~8、匪川3、2、？3、?1、1^七个模糊值;选择输出语言变 量为Δ kP、Δ ki、Δ kd，其语言变量值也取、匪、吧、2、？3、?1、？8，根据工程经验设计模糊规 贝IJ，最终建立起的模糊规则表；
[0039] S3.5: STATC0M的模糊PID参数调整算式为：
[0040]
(9)
[0041] 式(9)中，kP(n)为第η次采样时刻的比例系数，Iu(II)为第η次采样时刻的微分系数， kd(n)为第η次采样时刻的积分系数，Akp(Ii)为第η次采样时刻经过模糊推理后的比例系数， A kdn)为第η次采样时刻经过模糊推理后的微分系数，△ kd(n)为第η次采样时刻经过模糊 推理后的积分系数；
[0042] kP(n)、ki(n)和kd(n)随着电压偏差量的绝对值I eu I和频率偏差量的绝对值I ef I变
化，即：
[0043]
[0044] 式(10)中，y = k，i，p。
[0045] 有益效果:与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0046] (1)通过基于反馈线性控制器的自启动控制策略，相比于传统的PI控制，能够更加 快速稳定地启动风电机组并实现孤岛运行；
[0047] (2)通过基于模糊PID控制器的协调启动控制策略，在面对新的风机并入系统的冲 击时，能够做到快速响应，同时有效协调DFIG与STATC0M的功率输出，最终实现风电机群的 自启动与稳定运行。
【附图说明】
[0048]图1为本发明的方法流程图；
[0049] 图2为本发明的反馈线性控制器框图；
[0050] 图3为双馈异步风电机组与STATC0M/BESS系统总体结构图；
[0051 ]图4为双馈异步风电机组转子侧变流器自启动控制策略框图；
[0052]图5为双馈异步风电机组网侧变流器自启动控制策略框图；
[0053]图6为双馈异步风电机组频率控制器控制框图；
[0054] 图7为STATC0M/BESS变流器控制策略框图；
[0055]图8为协调启动模糊PID控制框图。
【具体实施方式】
[0056]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步的介绍。
[0057]本发明公开了一种基于STATC0M/BESS的风电机群协调自启动控制方法，如图1所 示，包括以下步骤：
[0058] SI:处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基 于反馈线性控制策略的自启动控制器，如图2所示；
[0059]自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整三个阶段，自激启动阶段对转子 侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为:将网侧变流器的控制信号闭锁，同时将网侧变 流器的并网开关brk_gr i d断开，将储能系统的开关brk_bat闭合，使储能系统为直流电平充 电，检测直流电容电压，若直流电容电压达到电容电压额定值，则启动DFIG。如图4和图5所 示，带载运行阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为:检测机端电压，若机端 电压大于机端电压额定值，则闭合网侧变流器的并网开关brk_grid，同时解锁网侧变流器 的SVPffM控制信号，网侧变流器开始工作，保证直流侧电容电压稳定以及为网侧电压提供无 功支撑;检测直流电容电压偏差值，若直流电容电压偏差值小于，则认定直流电压恒 定，并断开开关brk_bat，储能系统退出工作。频率调整阶段通过频率控制器对风机的有功 输出进行调整，如图6所示，频率控制器的结构为:频率控制器包括转速控制器和附加频率 控制器，其中转速控制器将转子转速ω r输入至ω r-P曲线中产生有功功率参考值it, ω r-P曲 线功能由风电机组的功率转速特性决定;附加频率控制器的设计如式(I)所示：
[0060] ⑴
[0061 ]式（1 )中，fs、fref分别为风电机组的输出频率以及输出频率参考值，kfpl和kfp2为附 加频率控制器的比例系数，km和kfl2为附加频率控制器的积分系数；
[0062] 最终，风机自启动频率控制器给出转子侧变流器的有功功率参考值为P'
[0063]
(2)
[0064] 式(2)中，K为转速控制器所给出的有功功率参考值。
[0065] 步骤Sl中的反馈线性控制器的设计步骤如下：
[0068] 式(3)中，&为转子d轴电流，&为转子q轴电流，USdq轴坐标系中定、转子同轴等
[0066] d 1 -桂站亦、、/备與·的德M：/从装4V措开
[0067] 效绕组间的互感，Rr、Lr为dq轴坐标系中转子等效两相绕组电阻和自感'=i - &为发电机 漏磁系数，Wslip= CO1-COr为转差率，CO1为定子磁场转速，COr为转子磁场转速，为定子d 轴磁链，I^sd为定子q轴磁链，Urd为转子d轴电压，Urq为转子q轴电压，Urdl和Urql为计及定子励 磁电流的补偿项，如式(4)所示：
[0069： (4)
[0070]式(4)中，Rs为dq轴坐标系中定子等效两相绕组电阻，isd为定子d轴电流，isq为定子 q轴电流，US为风机出口侧电压幅值；
[0071 ] 令^^ = ]^^) =X1 = Ird以及y2 = h2(X) =X2 = irq，可得：
[0073] 式(5)中，Ar(x) = f(x)，Er(x)=g(x);[0074] SI .2,枏抿忒（5)设计鮮子电压控制器，如式(6)所示：
[0072] (5)
[0075] (6)
[0076] 式(6)中，Vrd和Vrq为转子电压的跟踪控制信号，由转子电流控制器给出，如式(7) 所示：
[0077] (7)
[0078] 式(7)中，ei = yi-yiref为转子电流yi与转子电流参考值yirrf之差，e2 = y2_y2rrf为转 子电流y 2与转子电流参考值y 2ref之差，krd_p、krd_i为转子电流控制器d轴比例、积分参数， krq_P、krq_i为转子电流控制器d轴比例、积分参数；
[0079] SI.3:根据式(8)求得转子侧变流器的参考电压《；：,和《；；:
[0080] .(.8.)〇:
[00811 S2:自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATC0M/BESS;
[0082] S3:配备有储能系统的DFIG和STATC0M启动之后，并入未配备有储能系统的DFIG， 协调模糊PID控制器启动，模糊PID控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的未配备有储 能系统的DFIG电压以及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATC0M与配备有储能系统 的DFIG的PID控制器参数，协调控制配备有储能系统的DFIG与STAT⑶M的有功无功输出。 STATC0M/BESS变流器控制策略如图7所示，协调启动模糊PID控制框图如图8所示。协调控制 器持续监测电压偏差量和频率偏差量，通过模糊推理，不断优化STATC0M与DFIG的变流器 PID参数kP、ki、kd的步骤如下，其中kP为比例系数，ki为微分系数，kd为积分系数：
[0083] S3.1:当电压偏差量的绝对值I eu I大于电压协调动作门限^。。或者频率偏差量的 绝对值I I大于频率协调动作门限ef。。时，STATC0M与DFIG同时动作，均采用电压、频率控制 模式;增大kP，减小kd，减小ki;
[0084] S3.2:当电压偏差量的绝对值I eu I介于电压协调动作门限euc。与电压DFIG动作门 限euD?之间，或者频率偏差量的绝对值I I介于频率协调动作门限efc。与频率DFIG动作门 限EfDFIG之间时，减小kP，增大ki; STATC0M采用电压、频率控制模式；
[0085] S3.3:当电压偏差量的绝对值I eu I小于电压DFIG动作门限￡沾?或者频率偏差量的 绝对值I Ef I小于频率DFIG动作门限efDFIG时，DFIG采用功率控制策略，保证系统的功率稳定 输出以及功率因素，模糊PID控制器不动作;增大kjPki，并根据电压偏差量的绝对值I eu I或 频率偏差量的绝对值I I来对kd进行取值；
[0086] S3.4:根据系统运行的不同状态，同时考虑kP Ankd之间的关联，选择输入语言变 量为eu、ef、Δ ει^ΡΔ ^，语言变量值取~8、匪川3、2、？3、?1、1^七个模糊值;选择输出语言变 量为Δ kP、Δ ki、Δ kd，其语言变量值也取、匪、吧、2、？3、?1、？8，根据工程经验设计模糊规 贝IJ，最终建立起的模糊规则表，如表1所示；
[0087] 表1 Δ kP、Δ ki、Δ kd模糊控制规则表
[0090] S3 · 5: STATC0M的模糊PID参数调整算式为：
C9)
[0092]式(9)中，kP(n)为第η次采样时刻的比例系数，kdn)为第η次采样时刻的微分系数， kd(n)为第η次采样时刻的积分系数，AkP(n)为第η次采样时刻经过模糊推理后的比例系数， A kdn)为第η次采样时刻经过模糊推理后的微分系数，△ kd(n)为第η次采样时刻经过模糊 推理后的积分系数；
[0093] kP(n)、ki(n)和kd(n)随着电压偏差量的绝对值I eu I和频率偏差量的绝对值I ef I变 化，即：
[0094]
[0095] 式（10)中，y = k，i，p。
[0096] 下面介绍本发明的一种【具体实施方式】。如图3所示，配备有储能系统的双馈异步风 电机组(DFIG)在网侧没有电压支撑的情况下实现自启动并带负荷运行，随后开关Tl闭合， 并入STATCOM/BESS，参与调节系统的电能质量，在系统趋于稳定运行之后，开关T2闭合，并 入新的DFIG。其中，DFIG的出口侧额定电压为575V，单台风机的额定容量为1.5MVA，额定频 率为50Hz。配备有储能系统的风电机群总容量为4.5MVA，STATC0M的容量为3MVA。系统带感 性负载的额定功率为0.6MW，机端提供无功支撑的电容额定无功功率为lMvar。双馈异步风 电机组转子电阻为Rr = 0.016pu，转子电抗Lr = 0.16pu;定子电阻为Rs = 0.023pu，定子电抗 为Ls = O. 18pu;励磁电抗为Lm= 2.9pu;惯性系数为H=O.09526;网侧变流器进线电阻为Rg = 0 · 003pu，进线电抗为Lg = O · 00091PIUSTATC0M的进线电抗为Ls = O · 00008H。在自启动过程 中，认为风速恒定且风速为V= 12m/s。本实施例通过三个步骤实现双馈异步风电机群与 STATC0M/BESS的协调自启动。
[0097] (1)处于离网条件下的双馈异步风电机组自启动开始时，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 转子侧变流器以及定子侧变流器发出逆变指令，采用电压控制策略，保证风机出口侧电压 恒定以及直流侧电容电压恒定。设定电压参考值# = 1.0 pu，频率参考值fref = 50Hz，直流电 平偏差量最大值Edc^ax=IW,在网侧电压达到额定电压的控制范围以后，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 率以内。
[0098] (2)控制器检测到系统频率电压稳定后，并入STATCOM/BESS，BESS采用直流电压控 制模式，向STATC0M的直流电平充电并保持其电压稳定。STATC0M采用电压、频率控制模式， 设定电压参考值Vref = I . Opu，频率参考值f ref = 50Hz，进一步保证系统的电能质量。
[0099] (3)在配备有储能系统的DFIG和STATC0M启动之后，系统协调控制器启动，此时并 入未配备有储能系统的DFIG，控制器持续监测系统的电压以及频率稳定情况，采用模糊PID 控制器，针对风机与STATC0M的不同特点协调控制风机与STATC0M的有功无功输出，最终实 现风电机群的稳定启动与运行。
[0100] 在这其中，针对电压、频率的偏差量，设定模糊语言相对应的电压偏差量为[NB NM NS Z PS PM ΡΒ] = [0.4 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.4],因此设定电压的协调动作门限￡_ = 0.2,电压的DFIG动作门限为euDFIG = 0.1。设定模糊语言相对应的频率偏差量为[NB匪NS Z PS PM PB] = [5 2 1 0 1 2 5]，因此设定频率的协调动作门限他。=2,频率的DFIG动作门 限为BfDFIG= 1 〇
[0101] 在新的风电机组并入系统后，由已经启动的DFIG和STAC0M/BESS协调控制系统的 有功与无功需求。然而DFIG的控制容量大，控制动作较慢，STATC0M控制容量小，响应速度 快，因此采用模糊PID的协调启动控制，针对风机启动的不同工况给出快速反应，并持续监 测系统电压与频率。当系统趋于稳定之后，风电机群将继续并入新的风电机组，直至所有风 电机组进入运行状态，风电机群协调自启动结束。
【主权项】
1. 一种基于STATCOM/BESS的风电机群协调自启动控制方法，其特征在于:包括W下步 骤： Sl:处于离网条件下的DFIG自启动开始时，针对DFIG自启动时的模型特点，设计基于反 馈线性控制算法的自启动控制器； S2:自启动控制器检测到风机孤岛运行的电压和频率稳定后，并入STATCOM/肥SS; S3:配备有储能系统的DFIG和STATCOM启动之后，并入未配备有储能系统的DFIG，协调 模糊PID控制器启动，模糊PID控制器利用模糊PID算法，持续监测新并入的未配备有储能系 统的DFIG电压W及频率稳定情况，通过模糊推理，不断优化STATCOM与配备有储能系统的 DFIG的PID控制器参数，协调控制配备有储能系统的DFIG与STATCOM的有功无功输出。2. 根据权利要求1所述的基于STATCOM/肥SS的风电机群协调自启动控制方法，其特征 在于:所述步骤Sl中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整=个阶段，自激启动 阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为:将网侧变流器的控制信号闭锁，同 时将网侧变流器的并网开关brk_grid断开，将储能系统的开关brk_bat闭合，使储能系统为 直流电平充电，检测直流电容电压，若直流电容电压达到电容电压额定值，则启动DFIG。3. 根据权利要求1所述的基于STATCOM/肥SS的风电机群协调自启动控制方法，其特征 在于:所述步骤Sl中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整=个阶段，带载运行 阶段对转子侧变流器和网侧变流器采用的控制策略为:检测机端电压，若机端电压大于机 端电压额定值，则闭合网侧变流器的并网开关brk_grid，同时解锁网侧变流器的SVPWM控制 信号，网侧变流器开始工作，保证直流侧电容电压稳定W及为网侧电压提供无功支撑;检测 直流电容电压偏差值，若直流电容电压偏差值小于edE_max，则认定直流电压恒定，并断开开 关brk_bat，储能系统退出工作。4. 根据权利要求1所述的基于STATCOM/肥SS的风电机群协调自启动控制方法，其特征 在于:所述步骤Sl中的自启动过程分为自激启动、带载运行和频率调整=个阶段，频率调整 阶段通过频率控制器对风机的有功输出进行调整，频率控制器的结构为:频率控制器包括 转速控制器和附加频率控制器，其中转速控制器将转子转速《4俞入至COr-P曲线中产生有 功功率参考值/!;，Or-P曲线功能由风电机组的功率转速特性决定;附加频率控制器的设计 如式(1)所示：(1) 式（1 )中，f S、f ref分别为风电机组的输出频率W及输出频率参考值，kf Pl和kfp2为附加频 率控制器的比例系数，kfil和kfi2为附加频率控制器的积分系数； 最终，风机自启动频率控制器给出转子侧变流器的有功功率参考值为护：C2) 式(2)中，巧为转速控制器所给出的有功功率参考值。5. 根据权利要求1所述的基于STATCOM/肥SS的风电机群协调自启动控制方法，其特征 在于:所述步骤Sl中的反馈线性控制算法的设计步骤如下： (3) SI. I:建立DFIG的转子侧变流器的线性化差分模型，如式(3)所示： 式(3)中，4为转子d轴电流，为转子q轴电流，Lm为dq轴坐标系中定、转子同轴等效绕 组间的互感，也、心为(^轴坐标系中转子等效两相绕组电阻和自感：为发电机漏磁 系数，Uslip=…-Wr为转差率，W 1为定子磁场转速，Wr为转子磁场转速，恥q为定子巧由磁 链，恥d为定子q轴磁链，Urd为转子巧由电压，Urq为转子q轴电压，Urdl和Urql为计及定子励磁电 流的补偿项，如式(4)所示：(4) 式(4)中，Rs为dq轴坐标系中定子等效两相绕组电阻，isd为定子d轴电流，isq为定子q轴 电流，Us为风机出口侧电压幅值； 4*yi = hi(x) = xi = ircil^^y2 = h2(x) =X2=irq, nlf#：(5) 式巧）中，Ar( 81.2:根据^^ 示： (6) 式(6)中，Vrd 妻子电流控制器给出，如式(7)所示： (1) 式（7)中，ei = yi-yiref为转子电流yi与转子电流参考值yiref之差，e2 = y2-y2ref为转子电 流y2与转子电流参考值y2ref之差，krd_p、krd_i为转子电流控制器巧由比例、积分参数，krq_p、 krq_i为转子电流控制器d轴比例、积分参数； Sl .3:根据式(8)求得转子侧巧流器的参考电压*4和: (8)。6.根据权利要求1所述的基于STATCOM/肥SS的风电机群协调自启动控制方法，其特征 在于:所述步骤S3中，协调模糊PID控制器持续监测电压偏差量和频率偏差量，通过模糊推 理，不断优化STATCOM与DFIG的变流器PID参数kp、ki、kd的步骤如下，其中kp为比例系数，ki为 微分系数，kd为积分系数： S3.1 :当电压偏差量的绝对值I Eu I大于电压协调动作口限Eu。。或者频率偏差量的绝对值 Ef I大于频率协调动作口限Efc。时，STATCOM与DFIG同时动作，均采用电压、频率控制模式； 增大kp，减小kd，减小ki; S3.2:当电压偏差量的绝对值I Eu I介于电压协调动作口限Eu。。与电压DFIG动作口限 EuDFIG之间，或者频率偏差量的绝对值I Ef I介于频率协调动作口限Efco与频率DFIG动作口限 efDFiG之间时，减小kp，增大ki; STATCOM采用电压、频率控制模式； S3.3:当电压偏差量的绝对值I Eu I小于电压DFIG动作口限EuDFIG或者频率偏差量的绝对 值I Ef I小于频率DFIG动作口限EfDFIG时，DFIG采用功率控制策略，保证系统的功率稳定输出 W及功率因素，模糊PID控制器不动作;增大kp和ki，并根据电压偏差量的绝对值I Eu I或频率 偏差量的绝对值I Ef I来对kd进行取值； S3.4:根据系统运行的不同状态，同时考虑kp、ki、kd之间的关联，选择输入语言变量为 eu、Ef、A Eu和A Ef,语言变量值取NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB^;：个模糊值；选择输出语言变量为 A kp、A ki、A kd，其语言变量值也取NB、醒、NS、Z、PS、PM、PB，根据工程经验设计模糊规则，最 终建立起的模糊规则表； S3.5: STATCOM的橫糊PID参数调蒋算式为：(9) 式（9)中，kp(n)为第n次采样时刻的比例系数，ki(n)为第n次采样时刻的微分系数，kd (n)为第n次采样时刻的积分系数，A kp(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的比例系数， A ki(n)为第n次采样时刻经过模糊推理后的微分系数，A kd(n)为第n次采样时刻经过模糊 推理后的积分系数；式（10)中，]i = k,i ,P。 kp(n)、ki(n)和kd(n)随着电压偏差量的绝对值I Eu I和频率偏差量的绝对值I Ef I变化， 即： (10)
【文档编号】H02J3/18GK105914794SQ201610327744
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】蒋平, 冯士睿
【申请人】东南大学