[发明专利]一种发电机电网故障恢复控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网控制方法，尤其涉及一种发电机电网故障恢复控制方法。

背景技术

风力发电技术为一种具有良好发展前景的可再生能源技术。变速恒频风力发电系统具有在风速变化下追踪最大风能利用率的能力，在进十年来得广泛运用。变速恒频风力发电系统的结构主要包括全功率变换器结构和部分功率变换器结构两种类型，双馈风力发电系统为一种典型的具有部分功率变换器结构的变速恒频风力发电系统，相比具有全功率变换器结构的变速恒频风力发电系统具有显著的成本优势。然而由于双馈电机定子同电网直接相连，电网故障引起的电压突变会直接影响电机，产生瞬态直流磁通分量，并且在转子端感应出远高于正常运行值的电动势，有可能会造成转子过流。而另一方面，包括我国在内的世界多国现有的风力发电并网标准又要求双馈风力发电系统在电网电压跌落时保持不间断运行，并且提供无功电流支撑电网。因此，双馈风力发电系统的故障穿越控制方法一直以来都是国内外研究的热点。代表性的控制方法包括在跌落时接入转子撬棒电路（CROWBAR）对变流器进行保护，并且衰减瞬态磁通分量的硬件保护方案，和通过转子变流器产生灭磁电流，对瞬态直流磁通进行灭磁控制的改进控制方案等。

现有的故障穿越控制方案大多在电网电压跌落后对双馈风力发电系统进行控制。在电网故障恢复，电压回升时，各国风力发电并网标准同样对双馈风力发电系统提出了相应要求。一方面，双馈风电系统需要在电网电压回升后的规定时间内恢复功率输出，进入正常运行状态。另一方面，某些国家还要求双馈风力发电系统具有在电网电压恢复后的短时间内穿越另一次电网故障（重复性故障穿越）的能力。因此，双馈电机电网故障恢复时的控制也至关重要。

由于现有的故障穿越控制方案大多针对故障发生，电压跌落后的双馈风力发电系统进行控制，若用于电网故障恢复时，无法达到最优的控制效果。为了满足电网标准对于输出功率恢复速度和重复性电网故障穿越的要求，在电网故障恢复，电压回升后，同样需要对瞬态直流磁通分量进行衰减，而由于故障恢复后电网电压较高，现有的故障穿越控制方案有可能产生较高的电磁转矩脉动，严重影响机械系统的可靠性。

发明内容

为了克服现有控制方法在电网故障恢复时的不足，本发明的目的是提供一种发电机电网故障恢复控制方法，属于双馈发电机的电网故障穿越控制技术。

本发明的技术方案是：

本发明方法包括：通过电网故障监测，确定电网故障恢复；通过传感器采集和坐标变换得到同步旋转dq坐标系下的定子电压向量和定子电流向量通过锁相环得到电网角速度ω₀；通过功率外环计算得到电网正常运行阶段和无功支撑阶段的转子电流指令向量在故障恢复阶段、电网正常运行阶段和无功支撑阶段下同时控制转子电流向量追踪转子电流指令向量其特征在于：电网故障恢复阶段，切换转子电流指令向量为电网故障恢复阶段的转子电流指令向量以抑制电磁转矩脉动，并同时加速直流磁通衰减；切出电网故障恢复阶段后，切换转子电流指令向量为电网正常运行阶段和无功支撑阶段的转子电流指令向量

所述的电网故障恢复阶段的转子电流指令向量通过以下步骤进行计算：

1）通过以下公式1得到电网故障恢复阶段的转子电流指令向量的方向与定子电流向量共线，对电机实现电磁转矩脉动抑制：

j→rdq_2*=i→sdq|i→sdq|---(1)]]>

其中，为电网故障恢复阶段的转子电流指令向量的共线单位向量，为定子电流向量的模；