[发明专利]一种兼容馈线自动化的DFIG自适应控制策略和协调方法

权利要求书

1.一种兼容馈线自动化的DFIG自适应控制策略和协调方法，其特征在于：该方法为：首先，基于虚拟同步机控制技术设置能无缝切换双馈风机并网/孤岛控制模式，并能创造远方任意联络开关处同期条件的双馈风机自适应控制方法；其次，在无网-源通信的条件下，设置使ACS控制的双馈风机孤岛通过任意联络开关处安全并网的协调方法，基于此，隔离开关跳闸隔离故障后，双馈风机可无缝进入孤岛模式并且稳定运行，同时创造远方任意联络开关处的同期合闸条件；然后远方联络开关同期合闸使双馈风机孤岛重新并网，双馈风机在电网电压支撑下恢复到故障前稳定状态或者进入新稳态。

2.根据权利要求1所述的一种兼容馈线自动化的DFIG自适应控制策略和协调方法，其特征在于：双馈风机自适应控制方法的风力机控制部分仍采用GE双馈风机的基本控制结构，GSC采用基于PLL同步的矢量控制策略维持直流母线电压稳定，针对控制方法的RSC控制，设置一组DFIG新型虚拟同步机控制结构，包括功率控制、阻尼控制、下垂控制、电压控制和电流内环，功率控制模拟同步发电机的惯性响应特性，设1/(2H_As)为功率控制惯性环节和K_A为功率控制比例系数，其中，H_A为功率控制虚拟惯性时间常数；当实际的电磁功率输出P_e与机械功率P_m出现不平衡时，将通过惯性环节和比例环节调节定子内电势角频率ω_si；定子内电势角频率ω_si经积分环节获得定子内电势控制相位θ_si，ω_b为基波角频率，ω_b＝100π；转子励磁电流相位θ_Ir则直接由定子内电势控制相位θ_si减去转子位置角θ_m获得，θ_m＝∫ω_mdt，ω_m为转子电角速度，功率控制算法如下：

阻尼控制模拟同步发电机的机械阻尼以及阻尼绕组的作用，并网时对电网扰动引起的内频率ω_si振荡及功率振荡进行抑制，而离网时相当于对孤岛频率进行直接跟踪控制；阻尼功率P_D由定子内电势角频率ω_si与电网参考角频率作差后经阻尼环节获得，D_A为虚拟阻尼系数，阻尼控制算法如下：

下垂控制模拟同步电机有功与频率的下垂特性，设m为下垂系数，ω_g为定子侧反馈角频率，功率给定参考值由风力机转矩控制产生，ΔP为自动频率调节器；并网时，由于下垂控制不起作用；离网时，ω_g＝ω_si，下垂控制与阻尼控制起到频率调节器的作用；下垂控制算法如下：

电压控制模拟同步发电机励磁原理，相当于自动电压调节器，由定子电压幅值参考值与实际定子电压幅值U_s作差后经典型PI控制器得到无功参考值与无功反馈值Q_e比较后经PI控制器获得转子励磁电流幅值参考值设P_usa和I_usa分别为电压控制的比例与积分系数，P_Q和I_Q分别为无功控制的比例与积分系数，并网时，因此电压控制中仅无功控制部分起作用；离网时，电压控制通过调节无功输出维持电压稳定；电压控制算法如下：

电流内环设计为三相瞬时相电流分别独立控制的方式，其中“r”上标表示转子参考系下的量，“ref”上标表示参考值；转子励磁电流空间矢量参考值由功率控制、阻尼控制、下垂控制和电压控制获得的相位与幅值合成，将转换到abc三相静止坐标系得到三相转子励磁相电流参考值三相转子励磁电流参考值分别与对应的三相实际反馈转子励磁相电流作差后经G_QPR(s)控制环节得到对应的三相转子励磁相电压G_QPR(s)表示准比例谐振控制器，其传递函数表示为：

式中，P_QPR为QPR比例系数，K_QPR为QPR谐振系数，ω_i为QPR谐振项带宽，ω_r为转差角频率，据此，电流内环控制算法表示为：

式中，φ表示a，b，c三相。

3.根据权利要求1所述的一种兼容馈线自动化的DFIG自适应控制策略和协调方法，其特征在于：网-源无通信的协调方法为：首先，双馈风机采用ACS控制；其次，在联络开关处STU配置检同期装置然后，联络开关的合闸条件设置为：在ACS控制下的双馈风机孤岛自动创造远方同期条件的过程中，联络开关处STU在确认收到SFI报文并判断故障不在联络线上后，通过检同期装置探测到同期合闸条件即立刻控制联络开关合闸，实现风机孤岛同期并网，此时，联络开关合闸条件中的相位差设置为零，ACS控制的双馈风机具备并网/孤岛双模式运行能力，双馈风机将在联络开关合闸后自动适应孤岛→并网的变化，恢复并网运行。