[发明专利]一种自封闭型电磁耦合调速风电机组控制方法

说明书

本发明提出了一种自封闭型电磁耦合调速风电机组控制方法，电网电压跌落期间，先计算有功电流，判断是否在电网电压跌落期间减小变频器转矩指令，再进行无功电流i_q计算，控制电励磁同步发电机发出无功电流i_q。本发明由风轮转速判断风电机组输出有功功率大小，利用该机组在电网电压发生跌落期间能够发出有功功率的特点(因变频器可以正常供电)，在保证对电网电压进行有效支撑的基础上，考虑变桨系统载荷情况，避免变桨系统在电网电压跌落后承受较大载荷，优化变桨系统和传动链载荷，从而延长变桨系统和整个机组的寿命。

技术领域

本发明涉及风力发电机组领域，特别涉及一种用于自封闭型电磁耦合调速风电机组的控制方法。

背景技术

如图1所示，自封闭型电磁耦合调速风电机组采用自封闭型电磁耦合调速装置联接齿轮箱高速轴和电励磁同步发电机转子轴，使功率从齿轮箱2侧向电励磁同步发电机侧传递，并网接口为电励磁同步发电机5；自封闭型电磁耦合调速装置由电磁耦合器4、变频器6以及永磁同步发电机3组成，永磁同步发电机3用于给变频器6供电；电磁耦合器4有两根转轴，分别与齿轮箱2和电励磁同步发电机5相联并都转动，变频器6控制电磁耦合器4两根转轴的相对转速和电磁转矩；齿轮箱的高速轴与电磁耦合器的一根轴相联构成前轴系，电磁耦合器的另一根轴与电励磁同步发电机5的转子轴相联构成后轴系，前、后轴系为2个独立的轴系，永磁同步发电机3与前轴系同轴实现对所述变频器6供电。

当电网出现故障时，电网电压发生跌落并超出正常范围，自封闭型电磁耦合调速风电机组的现有控制策略就转入低电压穿越控制模式，由于变频器是由与齿轮箱高速轴同轴的永磁同步发电机供电，电网电压的跌落不会对变频器的供电产生影响，为了保持机组输出有功电流恒定，变频器转矩指令值T_{cmd_LVRT}的计算公式为：

T_{cmd_LVRT}＝kT_cmd (1)

式中，k为电网电压的标幺值，T_cmd为电网电压跌落时刻变频器转矩指令值，该变频器转矩指令值是由自封闭型电磁耦合调速风电机组风轮最优机械特性曲线所求得，桨距角的求取与电网电压正常时相同，根据风轮转速目标值和实测值采用PI调节器求得。

但现有的控制策略并没有考虑电网故障时，风速对系统的影响，T_cmd为自封闭型电磁耦合调速风电机组基本运行时由风轮最优机械特性曲线所求得的变频器转矩指令值，风速越大，T_cmd越大，风速越小，T_cmd越小。由于△T_cmd＝(1-k)T_cmd，因此，风速越大，△T_cmd越大，风速越小，△T_cmd越小，△T_cmd是变桨系统需要承受的载荷，变桨系统包括风机风轮以及附属的用于变桨的电机，△T_cmd越大，对风轮以及变桨电机的使用寿命会造成较大影响。

目前，自封闭型电磁耦合调速风电机组在电网故障时并没有考虑风速对变频器转矩指令值的影响，因此，当变桨系统承受较大时，会对变桨系统的使用寿命产生影响。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提出了一种自封闭型电磁耦合调速风电机组控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种自封闭型电磁耦合调速风电机组的控制方法，采用自封闭型电磁耦合调速装置联接齿轮箱高速轴和电励磁同步发电机转子轴，使功率从齿轮箱侧向电励磁同步发电机侧传递，并网接口为所述电励磁同步发电机；所述自封闭型电磁耦合调速装置由电磁耦合器、变频器以及永磁同步发电机组成，永磁同步发电机用于给变频器供电；所述电磁耦合器有两根转轴，分别与齿轮箱和电励磁同步发电机相联并都转动，变频器控制电磁耦合器两根转轴的相对转速和电磁转矩；其特征在于：