專利名稱：網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)電壓非對(duì)稱跌落狀態(tài)下雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穿越控制方法， 屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成熟性和穩(wěn)定性，許多風(fēng)電場(chǎng)都以雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)為主導(dǎo)。近年來(lái)，風(fēng)電行業(yè)在雙饋發(fā)電系統(tǒng)的研究主要集中在電網(wǎng)故障下運(yùn)行和系統(tǒng)低壓穿越方面。許多風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低壓穿越控制策略都針對(duì)對(duì)稱電網(wǎng)電壓跌落，但80%以上的電網(wǎng)電壓跌落都屬于非對(duì)稱跌落。很小的電壓不對(duì)稱將引起定子電流的高度不平衡，從而導(dǎo)致定子繞組發(fā)熱不均衡并使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，最終致使輸入電網(wǎng)的功率發(fā)生振蕩。 由于缺少針對(duì)非對(duì)稱電壓故障的控制策略，一些大功率的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)將會(huì)從電網(wǎng)中脫離。但是實(shí)際運(yùn)行中從電網(wǎng)安全角度考慮，往往要求風(fēng)電機(jī)組能承受諸如因相間短路引起的一定程度的負(fù)序電流而不脫網(wǎng)，并且還要能夠承受穩(wěn)態(tài)最大達(dá)2%，暫態(tài)最大達(dá)5%的不平衡電壓而不跳閘。因此需要一定的措施使風(fēng)機(jī)系統(tǒng)擁有低電壓穿越能力并幫助電網(wǎng)恢復(fù)電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在電網(wǎng)電壓發(fā)生非對(duì)稱跌落故障時(shí)，降低電網(wǎng)電壓的不對(duì)稱度并提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于，包括以下步驟1)建立非對(duì)稱電壓跌落情況下風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)正序電壓和負(fù)序電壓的數(shù)學(xué)模型，依此得到控制并網(wǎng)點(diǎn)電流進(jìn)行正序電壓支撐和負(fù)序電壓抑制的控制方法；2)建立雙饋發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并依此得到通過(guò)變流器對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率(電流)控制的方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)正序電壓支撐和負(fù)序電壓抑制；3)建立變流器正序有、無(wú)功電壓與負(fù)序有、無(wú)功電壓的解耦及合成控制算法；4)建立正序電壓支撐、負(fù)序電壓抑制方法中正、負(fù)序電流的最優(yōu)分配方案，并計(jì)算發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出目標(biāo)正、負(fù)序合成電流的幅值和相位。
IA = I A+ + IA- + Iao4 = +4— +4。.....................(式 1).....................(式 1)
Jc = ^c+其中IA、IB、IC*風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出三相電流；IA+、IB+、Ic+為風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出三相正序電流；IA_、IB_、Ic_為風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出三相負(fù)序電流；IA0, Ibo, Ico為風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出三相零序電流；
5)變流器進(jìn)行電流閉環(huán)的PWM電壓控制。前述的網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于在所述步驟1)中，所述的風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)正序電壓支撐和負(fù)序電壓抑制的數(shù)學(xué)模型為
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于，包括以下步驟1)建立非對(duì)稱電壓跌落情況下風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)正序電壓和負(fù)序電壓的數(shù)學(xué)模型，依此得到控制并網(wǎng)點(diǎn)電流進(jìn)行正序電壓支撐和負(fù)序電壓抑制的控制方法；2)建立雙饋發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并依此得到通過(guò)變流器對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率或電流控制的方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)正序電壓支撐和負(fù)序電壓抑制；3)建立變流器正序有、無(wú)功電壓與負(fù)序有、無(wú)功電壓的解耦及合成控制算法；4)建立正序電壓支撐、負(fù)序電壓抑制方法中正、負(fù)序電流的最優(yōu)分配方案，并計(jì)算發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出目標(biāo)正、負(fù)序合成電流的幅值和相位；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于在所述步驟1)中，所述的風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)正序電壓支撐和負(fù)序電壓抑制的數(shù)學(xué)模型為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于在所述步驟2)中，所述雙饋發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型為 公式中的各變量定義如下 λ8ι 2 定子和轉(zhuǎn)子端電壓； ix&i2 定子和轉(zhuǎn)子電流； Ei 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； Im 勵(lì)磁電流； RAR2 定子和轉(zhuǎn)子電阻； X1。&X2。定子和轉(zhuǎn)子漏抗； Xm 電機(jī)互抗； S:電機(jī)轉(zhuǎn)差率；結(jié)合公式(4)、(5)、(6)、(7)，可以推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子電流相量以及其有效值為 h = ^^[⑷弋-a^)-)(&弋+p^+仏2)].....................(式 8)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于在所述步驟3)中，變流器正序有、無(wú)功電壓與負(fù)序有、無(wú)功電壓的解耦及合成控制算法為通過(guò)定子磁鏈定向算法和克拉克(Clarke)坐標(biāo)變換、帕克(Park)坐標(biāo)變換及其反變換實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于在所述步驟3)中，并在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中通過(guò)一個(gè)陷波濾波器對(duì)變流器輸出有功和無(wú)功電壓分量進(jìn)行濾波將得到正序的有功電壓和無(wú)功分量，該濾波器的傳遞函數(shù)為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于在所述步驟4)中，在正、負(fù)序電流分配方案中的約束條件為其合成矢量幅值不超過(guò)發(fā)電機(jī)的額定電流或最大允許過(guò)載值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于在所述步驟4)中，利用式(10)進(jìn)行正序有功功率補(bǔ)償，利用式(11)進(jìn)行負(fù)序電流補(bǔ)償
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了網(wǎng)壓非對(duì)稱條件下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的綜合控制方法，其特征在于，包括以下步驟1)建立非對(duì)稱電壓跌落情況下風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)正序電壓和負(fù)序電壓的數(shù)學(xué)模型，依此得到控制并網(wǎng)點(diǎn)電流進(jìn)行正序電壓支撐和負(fù)序電壓抑制的控制方法；2)建立雙饋發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型；3)建立變流器正序有、無(wú)功電壓與負(fù)序有、無(wú)功電壓的解耦及合成控制算法;4)建立正序電壓支撐、負(fù)序電壓抑制方法中正、負(fù)序電流的最優(yōu)分配方案，并計(jì)算發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出目標(biāo)正、負(fù)序合成電流的幅值和相位；5)變流器進(jìn)行電流閉環(huán)的PWM電壓控制。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)電壓非對(duì)稱狀態(tài)下雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)條件的明顯改善。
文檔編號(hào)H02J3/16GK102355000SQ20111032515
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者俞春林, 莊俊, 曹陽(yáng), 朱波, 肖遙, 鄭東山, 郭巍, 駱皓 申請(qǐng)人:國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司