[发明专利]一种改善风电场低电压穿越能力的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双馈风电机组控制技术，特别涉及一种基于DFIG模型和电压源型的高压直流输电技术协调控制来改善风电场低电压穿越能力的控制方法。

背景技术

当今，风力发电技术呈现出快速发展的势头，装机容量越来越大，在电网中所占的比例也随之上升。风电场规模和并网输电距离的增加使传统的交流输电呈现出各种弊端。基于电压源型的高压直流输电(VSC-HVDC)因其变流器采用的是全控型电力电子器件，通过控制能够改善并网点电能质量，减少风电场对电网影响，因此成为长距离大规模风电场并网较为理想的输电方式，与此同时也出现了不少的问题，其中第一点风电场侧故障时双馈风机Crowbar动作，风机运行于异步发电机状态，故障消除后需要从电网吸收大量无功，不利于电网故障的恢复；第二点风电场侧故障时如何协调并网点两侧的无功源也是一个重要方面，目前大多数学者研究的都是电网侧故障下的风电场低电压穿越能力，而对电网侧故障的研究很少，而且风电场提供无功是以牺牲其有功输出能力为代价。因此急需对双馈风电机组(DFIG)模型进行改进，并且提出一种无功控制策略既能够充分利用各无功源的无功调节能力，保证风电系统的暂态稳定性，又能够保证双馈风机的有功输出能力。

发明内容

本发明是针对目前VSC-HVDC并网风电场侧故障下的低电压穿越的问题，提出了一种改善风电场低电压穿越能力的控制方法，协调两侧无功源，在不增加投资成本的前提下减小故障恢复时间。

本发明的技术方案为：一种改善风电场低电压穿越能力的控制方法，具体包括如下步骤：

1)通过在双馈风电机组模型DFIG直流母线处安装直流卸荷电阻DC-Chopper，以直流母线实时电压U_dc与给定电压参考值U_{dc_ref}之差为信号，控制DC-Chopper的投切，当监测到直流母线电压U_dc大于1.1U_{dc_ref}，控制DC-Chopper投入，当U_dc小于U_{dc_ref}并持续0.2s，控制DC-Chopper投出；

2)在风电场并入基于电压源型的高压直流输电VSC-HVDC系统母线处安装电压互感器检测其实时电压；

3)将风电场侧并网点检测到的实时电压测量值U_pcc与并网点电压的给定参考值U_{pcc_ref}进行比较，两者的差值信号通过PI控制器处理后得到电网所需的总无功值Q_{ref_all}；

4)在双馈风机转子绕组处安装电流测量元件检测转子电流i_r，将转子电流i_r值与转子侧变流器的极限电流值i_cmax做减法运算，如结果大于0，双馈风机转子侧转子保护动作信号Crowbar为1，反之双馈风机转子侧转子保护动作信号Crowbar为0；

5)无功功率分配：双馈风机转子侧转子保护动作信号Crowbar为0，则将电网所需的总的无功值Q_{ref_all}在网侧变流器、双馈风机定子侧和VSC-HVDC风电场侧变流器三者之间分配；双馈风机转子侧转子保护动作信号Crowbar为1，则将电网所需的总的无功值Q_{ref_all}在网侧变流器和VSC-HVDC风电场侧变流器之间分配。

所述网侧变流器的无功调节：网侧变流器的最大功率为P_cmax，实际发出的有功功率为P_c，则发出的无功功率Q_c范围为：