[发明专利]基于对称和不对称电网故障下双馈风电机组转子侧协调控制方法

说明书

本发明公开了一种基于对称和不对称电网故障下双馈风电机组转子侧协调控制方法，包括：S1：检测电网故障的类型，当电网发生对称故障时，转子侧变流器采用S3中的控制策略；S2：检测到电网发生不对称故障时，转子侧变流器采用S4中的控制策略；S3：根据检测的三相电压跌落深度，计算无功电流的控制参考值，与实际值的差值经PI控制器后得到电压控制值，根据定子电流的励磁动态过程，在电压控制值上增加动态补偿量，提高控制准确性；S4：在旋转坐标系下分离出电压和电流的正负序分量，计算转子正序电流控制参考值，根据变流器的输出电压极限，计算负序分量的控制参考值，抑制转子过电流现象。

技术领域

本发明涉及一种基于对称和不对称电网故障下双馈风电机组转子侧协调控制方法，属于转子侧协调控制技术领域。

背景技术

随着可再生能源的大力推广，风电作为主要的清洁能源之一，总装机容量、在电网中所占的比例也不断扩大。其中基于双馈发电机的变频双馈风电系统仍是目前风力发电的主流选择。在风电系统的运行过程中，电网电压的状态也影响着风电的发电量和稳定性，同时由于电网故障时有发生，在故障期间电网电压总处于波动期间，因此研究在电网电压跌落时双馈风电系统的稳定性十分重要。

电网电压发生跌落时，DFIG的定子和转子电压必然会发生变化，导致暂态过程也会发生相应的变化。由于DFIG的定子侧直接与电网相连，电网故障会导致DFIG过流和过压，并可能会造成机侧和转子侧变流器的损坏。

目前国内外风电机组低压穿越控制方法主要可分为两大类：分别是增加硬件电路和改进变流器控制方法。增加硬件电路主要是在直流侧母线增加Crowbar(撬棍电路)，利用电阻等元件吸收多余的有功功率，抑制直流侧电压的升高和系统的稳定，但是由于此方法会增加额外的硬件电路，经济性较差。改进变流器的控制方法主要集中于对称故障或不对称故障下的改进研究，但是电网发生故障的类型和时间具有不确定性和复杂性，少有考虑对称故障和不对称故障的协调控制。

因此，本发明综合考虑了电网对称故障和不对称故障的情况，在不增加器件电路的前提下，分别设计了基于对称故障和不对称故障的转子侧改进控制策略，提高了系统的经济性。为了协调两种故障类型下的转子侧变流器控制方法，还设计了故障类型检测和转子侧变流器控制方式选择模块，可根据实际运行中发生的不同类型的故障，动态地选择转子侧的控制方式，提高系统应对电网故障的能力。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了提供克服现有技术中存在的不足的基于对称和不对称电网故障下双馈风电机组转子侧协调控制方法。

技术方案：本发明提出一种基于对称和不对称电网故障下双馈风电机组转子侧协调控制方法，该方法包括以下步骤：

S1：检测电网故障的类型，当电网发生对称故障时，转子侧变流器采用S3中的控制策略；

S2：检测到电网发生不对称故障时，转子侧变流器采用S4中的控制策略；

S3：根据检测的三相电压跌落深度，计算q轴无功电流和d轴转子电流的控制参考值，与双馈风电机的实际转子电流进行比较，二者的差值经PI控制器后得到转子电压的控制值，根据定子电流的励磁动态过程，在转子电压控制值的基础上增加动态补偿量，新的转子电压控制值经过坐标变换后输送给SVPWM模块，生成SVPWM波输出给转子侧变流器，控制转子侧变流器的通断，使双馈风电机实际转子电流与计算得到的转子电流参考值之差在预设范围内；

S4：在旋转坐标系下分离出正序电压、电流和负序电压、电流分量，计算转子正序电流控制参考值，将转子正序电流参考值与实际正序电流作差，经PI控制器后输出正序转子电压的控制值，再根据变流器输出电压极限，计算负序转子电压的控制值，将正、负序转子电压的控制值经过坐标变换，再输送给SVPWM模块，输出SVPWM波控制转子侧变流器的通断，使双馈电机的转子正序电流参考值与实际正序电流值的差值在预设范围内的同时，转子负序电压控制值与转子负序电压实际值的差值也在预设范围内。