[发明专利]一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法

权利要求书

1.一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法，包含如下步骤：

步骤1)，建立dq坐标系下DFIG的数学模型，并采用电网电压定向的方式分别推导DFIG的网侧变流器和转子侧变流器下相应表达式；

步骤2)，根据DFIG参数，以风速为横坐标，划分DFIG的运行区域，得到其有功出力范围；

步骤3)，网侧变流器考虑网侧变流器容量限制和其最大运行电流两因素，定子考虑转子侧变流器容量、转子侧变流器运行电流以及DFIG容量三个因素，分别推导其无功输出范围；

步骤4)，根据全工况下DFIG的运行情况，结合无功组成两部分所考虑的因素，对全工况下DFIG的无功输出范围进行计算。

2.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述DFIG的运行区域包括C_p恒定区、转速恒定区、功率恒定区，最低风速为切入风速，最高风速为切出风速，根据得到DFIG在全工况下有功输出范围，其中，ρ＝1.225kg/m³，为空气密度，R为风力机叶轮半径，S为叶片的截面积，v_w为风速，C_p为风能利用系数，P_t为风力机的机械功率，P_o为风力机输出功率，P_t＝P_o。

3.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法，其特征在于，网侧变流器无功输出范围下限由网侧变流器容量决定，在运行于接近有功输出极限时上限由变流器容量决定，而其余运行条件下由最大运行电流决定。

4.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法，其特征在于，定子无功输出范围上限由DFIG容量决定，在转速较低时其下限由转子侧变流器容量决定，转速较高时由DFIG容量决定。

5.根据权利要求2所述的一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法，其特征在于，所述网侧变流器无功输出范围为A_g＝O₁∩O₂，

O₁＝{(-∞,Q_g11)∪(Q_g12,+∞)}∩(Q_g21,Q_g22)

O₂为：

其中，U_s为电网电压矢量幅值，L_g为网侧变流器滤波等效电感，ω_s为定子绕组电压电流角频率，S_gN为网侧变流器额定容量，

6.根据权利要求5所述的一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法，其特征在于，DFIG定子与电网交换无功范围为A_s＝O₃∩O₄∩O₅，

O₃为：O₃＝{(-∞,Q_s21)∪(Q_s22,+∞)}∩(Q_s11,Q_s12)

O₄为：

O₅为：

其中，L_m为励磁电感，S_N为DFIG容量，I_rmax为转子侧变流器运行最大电流。

7.根据权利要求6所述的一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法，其特征在于，全工况下DFIG的无功输出范围为A_g+A_s。