雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：根據(jù)有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能；根據(jù)風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速獲得雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出；根據(jù)無(wú)功功率和定子電壓利用電壓-無(wú)功下垂控制器產(chǎn)生勵(lì)磁電流指令以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能；根據(jù)虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量；根據(jù)轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓和勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量控制轉(zhuǎn)子變流器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制。本發(fā)明的方法使雙饋風(fēng)機(jī)在不依賴(lài)于網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)的前提下，具備內(nèi)稟性的頻率和電壓支撐能力，并且能減小風(fēng)場(chǎng)機(jī)組集群對(duì)頻率及電壓穩(wěn)定性的不利影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制及電力系統(tǒng)新能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]大型電力系統(tǒng)中，常規(guī)同步發(fā)電機(jī)通過(guò)調(diào)速器和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的控制，具備內(nèi)稟的頻率和電壓支撐能力，同時(shí)同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量可提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。近年來(lái)新能源發(fā)電的飛速發(fā)展，風(fēng)能、太陽(yáng)能等在電網(wǎng)中的滲透率逐漸增加，風(fēng)電作為一種清潔、友好型能源已成為近年來(lái)發(fā)展最快的可再生能源之一。在各類(lèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)以其調(diào)速范圍寬、可實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功功率的獨(dú)立調(diào)節(jié)以及所需電力電子變流器容量小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前市場(chǎng)的主流機(jī)型。
[0003]但是，當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)接口形式多樣，控制策略復(fù)雜，使得機(jī)組的上網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型難以統(tǒng)一，而電力系統(tǒng)已有的成熟調(diào)控技術(shù)也無(wú)法應(yīng)用。現(xiàn)有的并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基于交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的有功、無(wú)功與同步坐標(biāo)軸系下d軸和q軸電流的解耦關(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的有功、無(wú)功控制。這種功率控制方式使得風(fēng)力機(jī)組對(duì)電網(wǎng)表現(xiàn)出反負(fù)荷的接口特性，并且該接口特性缺乏慣量環(huán)節(jié)。在具有反負(fù)荷接口特性的風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組集群只能做電流源匯集，使電力系統(tǒng)的電壓和頻率的穩(wěn)定性趨于惡化。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率解耦控制，常采用基于動(dòng)態(tài)同步坐標(biāo)軸系建立雙饋電機(jī)的控制方程，由于該同步坐標(biāo)系的d軸固定在大電網(wǎng)的電壓向量上，電機(jī)模型的控制需要基于鎖相環(huán)跟蹤電網(wǎng)，從而使得雙饋機(jī)組對(duì)外表現(xiàn)為非自治發(fā)電單元，即不具有內(nèi)稟性的頻率和電壓支撐能力。目前，針對(duì)新能源滲入率較高的微網(wǎng)系統(tǒng)，不少?lài)?guó)家已經(jīng)開(kāi)始對(duì)其頻率響應(yīng)及電壓支撐提出一定要求，研究認(rèn)為通過(guò)虛擬同步機(jī)控制方式并網(wǎng)的電力電子裝置具有較強(qiáng)的頻率、電壓自治能力。
[0004]目前已有部分研究開(kāi)始將雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行同步化改造，但現(xiàn)有技術(shù)仍存在下述問(wèn)題:大部分基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的改造通過(guò)在風(fēng)電場(chǎng)交流側(cè)配置儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)風(fēng)場(chǎng)對(duì)大電網(wǎng)體現(xiàn)出同步發(fā)電機(jī)的接口特性，但儲(chǔ)能設(shè)備不僅提高了并網(wǎng)成本，而且降低了系統(tǒng)可靠性。部分研究雖然提出了雙饋機(jī)的虛擬慣量和頻率支撐的概念，但其慣量的體現(xiàn)及頻率支撐的外特性需要依賴(lài)于電網(wǎng)頻率甚至頻率變化率，其不具有內(nèi)稟的頻率特性，不能脫離電網(wǎng)運(yùn)行，且容易受鎖相環(huán)影響引起運(yùn)行不穩(wěn)定。少量研究提出了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)頻率同步方法，但其未采用轉(zhuǎn)子磁通定向的雙饋電機(jī)模型，從控制模型角度看，未將勵(lì)磁電流與同步轉(zhuǎn)速獨(dú)立解析；其通過(guò)滑差頻率積分獲得實(shí)際轉(zhuǎn)子勵(lì)磁相角，未能體現(xiàn)實(shí)際同步機(jī)調(diào)速器的功能以及虛擬同步軸系的慣量；且其未考慮風(fēng)力機(jī)組在不同風(fēng)速下最大輸出功率的限制，所以仍不屬于完整的風(fēng)力機(jī)組虛擬同步化控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0006]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，該方法使雙饋風(fēng)機(jī)在不依賴(lài)于網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)的前提下，具備內(nèi)稟性的頻率和電壓支撐能力，并且能減小風(fēng)場(chǎng)機(jī)組集群對(duì)頻率及電壓穩(wěn)定性的不利影響。
[0007]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，包括以下步驟:獲取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無(wú)功功率、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和風(fēng)速；根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能，其中，所述虛擬同步轉(zhuǎn)速為所述拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩的差值通過(guò)一次積分而得到，其中，積分系數(shù)為虛擬同步軸系的慣量；根據(jù)所述風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速獲得所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩指令實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出；根據(jù)所述無(wú)功功率和定子電壓利用電壓-無(wú)功下垂控制器產(chǎn)生勵(lì)磁電流指令以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能；根據(jù)所述虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量；根據(jù)所述轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓和所述勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量控制轉(zhuǎn)子變流器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，不依賴(lài)于網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)，具有內(nèi)稟的頻率、電壓支撐能力；在考慮風(fēng)機(jī)最大功率輸出特性的前提下，實(shí)現(xiàn)了虛擬同步轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及類(lèi)似實(shí)際同步機(jī)的調(diào)速器、勵(lì)磁器的功能。其不僅可以將風(fēng)電機(jī)組的上網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)的同步電源模型，在風(fēng)能滲透率較高的電力系統(tǒng)中，也能減小風(fēng)場(chǎng)機(jī)組集群對(duì)頻率及電壓穩(wěn)定性的不利影響。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0011]在一些示例中，所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括:風(fēng)力機(jī)、齒輪箱、雙饋電機(jī)、變壓器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，其中，所述風(fēng)力機(jī)通過(guò)所述齒輪箱與所述雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，所述雙饋電機(jī)的定子通過(guò)所述變壓器與電網(wǎng)耦合，所述雙饋電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)所述轉(zhuǎn)子變流器和網(wǎng)側(cè)變流器與所述變壓器相連。
[0012]在一些示例中，根據(jù)所述定子電壓和定子電流計(jì)算得到所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率和無(wú)功功率。
[0013]在一些示例中，所述根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能，進(jìn)一步包括:根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速在設(shè)定的頻率-有功下垂線上查找拖動(dòng)功率指令，并根據(jù)所述拖動(dòng)功率指令計(jì)算得到所述拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
[0014]在一些示例中，所述在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令為頻率-有功下垂線的斜率的調(diào)節(jié)信號(hào)，并且，當(dāng)所述虛擬同步轉(zhuǎn)速跌落較大時(shí)，下垂系數(shù)的變化率較小。
[0015]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例還提供了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，包括:第一獲取模塊，所述第一獲取模塊用于獲取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無(wú)功功率、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和風(fēng)速；調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊，所述調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能，其中，所述虛擬同步轉(zhuǎn)速為所述拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩的差值通過(guò)一次積分而得到，其中，積分系數(shù)為虛擬同步軸系的慣量；第二獲取模塊，所述第二獲取模塊用于根據(jù)所述風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速獲得所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩指令實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)模塊，所述勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述無(wú)功功率和定子電壓利用電壓-無(wú)功下垂控制器產(chǎn)生勵(lì)磁電流指令以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能；第三獲取模塊，所述第三獲取模塊用于根據(jù)所述虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量；控制模塊，所述控制模塊用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓和所述勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量控制轉(zhuǎn)子變流器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，不依賴(lài)于網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)，具有內(nèi)稟的頻率、電壓支撐能力；在考慮風(fēng)機(jī)最大功率輸出特性的前提下，實(shí)現(xiàn)了虛擬同步轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及類(lèi)似實(shí)際同步機(jī)的調(diào)速器、勵(lì)磁器的功能。其不僅可以將風(fēng)電機(jī)組的上網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)的同步電源模型，在風(fēng)能滲透率較高的電力系統(tǒng)中，也能減小風(fēng)場(chǎng)機(jī)組集群對(duì)頻率及電壓穩(wěn)定性的不利影響。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0018]在一些示例中，所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括:風(fēng)力機(jī)、齒輪箱、雙饋電機(jī)、變壓器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，其中，所述風(fēng)力機(jī)通過(guò)所述齒輪箱與所述雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，所述雙饋電機(jī)的定子通過(guò)所述變壓器與電網(wǎng)耦合，所述雙饋電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)所述轉(zhuǎn)子變流器和網(wǎng)側(cè)變流器與所述變壓器相連。
[0019]在一些示例中，所述第一獲取模塊根據(jù)所述定子電壓和定子電流計(jì)算得到所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率和無(wú)功功率。
[0020]在一些示例中，所述調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速在設(shè)定的頻率-有功下垂線上查找拖動(dòng)功率指令，并根據(jù)所述拖動(dòng)功率指令計(jì)算得到所述拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
[0021 ] 在一些示例中，所述在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令為頻率-有功下垂線的斜率的調(diào)節(jié)信號(hào)，并且，當(dāng)所述虛擬同步轉(zhuǎn)速跌落較大時(shí)，下垂系數(shù)的變化率較小。
[0022]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法的流程圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的虛擬同步化控制基本框圖；以及
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子變流器控制結(jié)構(gòu)圖；以及
[0028]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0030]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及系統(tǒng)。
[0031]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，包括以下步驟:
[0032]步驟S101，獲取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無(wú)功功率、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和風(fēng)速。
[0033]在具體的實(shí)施例中，例如:用一組電壓、電流傳感器采樣雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)處的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，也即定子電壓和定子電流；用另外一組電壓、電流傳感器采樣雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子變流器輸出的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，也即轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流；用轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置采樣雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；用風(fēng)速風(fēng)向儀采樣當(dāng)前風(fēng)速信號(hào)。
[0034]其中，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在采樣得到定子電壓和定子電流之后，根據(jù)該定子電壓和定子電流即可計(jì)算得到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出的有功功率和無(wú)功功率。另外，也可得到定子電壓有效值。
[0035]另外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括:風(fēng)力機(jī)、齒輪箱、雙饋電機(jī)、變壓器、轉(zhuǎn)子變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，其中，風(fēng)力機(jī)通過(guò)齒輪箱與雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，雙饋電機(jī)的定子通過(guò)變壓器與電網(wǎng)耦合，雙饋電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)轉(zhuǎn)子變流器和網(wǎng)側(cè)變流器與變壓器相連。
[0036]步驟S102，根據(jù)有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速(也即虛擬同步軸反饋得到的頻率值)產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能。更為具體地，根據(jù)有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速在設(shè)定的頻率-有功下垂線上查找拖動(dòng)功率指令，并根據(jù)拖動(dòng)功率指令計(jì)算得到拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能。其中，虛擬同步轉(zhuǎn)速為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩的差值通過(guò)一次積分而得到，其中，積分系數(shù)為虛擬同步軸系的慣量。
[0037]步驟S103，根據(jù)風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速獲得雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令，并根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出。其中，在一些示例中，在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令為頻率-有功功率下垂線的斜率(也即頻率-有功功率下垂控制器的下垂系數(shù))的調(diào)節(jié)信號(hào)，通過(guò)改變下垂系數(shù)，實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出。并且，在一些示例中，當(dāng)虛擬同步轉(zhuǎn)速跌落較大時(shí)，下垂系數(shù)的變化率較小。
[0038]步驟S104，根據(jù)無(wú)功功率和定子電壓利用電壓-無(wú)功下垂控制器產(chǎn)生勵(lì)磁電流指令以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能。
[0039]步驟S105，根據(jù)虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量。具體地說(shuō)，將虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令合成即可得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量。
[0040]步驟S106，根據(jù)轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓和勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量控制轉(zhuǎn)子變流器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制。具體地說(shuō)，如圖2所示，將雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子變流器的電壓信號(hào)及電流信號(hào)與勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子磁通定向的雙饋電機(jī)模型調(diào)制后，輸出轉(zhuǎn)子變流器的電壓指令，并通過(guò)載波調(diào)制后得到開(kāi)關(guān)信號(hào)控制轉(zhuǎn)子變流器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)的虛擬同步化控制。
[0041]作為具體的例子，以下結(jié)合圖2至圖3對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法進(jìn)行示例性描述。
[0042]具體而言，如圖2所示，在調(diào)速器模型中，包括第一至第三輸入端，以及第一和第二輸出端。第一輸入端用于接收虛擬同步軸的轉(zhuǎn)速(頻率)信號(hào)，第二輸入端用于接收當(dāng)前輸出的有功功率，第三輸入端用于接收當(dāng)前最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令信號(hào)，第一輸出端為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩值，第二輸出端為電磁轉(zhuǎn)矩值。調(diào)速器模型根據(jù)上述的輸入信號(hào)在設(shè)定的頻率-有功下垂線上查找當(dāng)前的拖動(dòng)功率指令，并進(jìn)一步計(jì)算輸出轉(zhuǎn)矩值。
[0043]如圖2中的勵(lì)磁調(diào)機(jī)器模型，其第一輸入端用于接收雙饋風(fēng)機(jī)(雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組)并網(wǎng)處的定子電壓有效值信號(hào)，第二輸入端用于接收當(dāng)前輸出的無(wú)功功率，輸出端輸出勵(lì)磁電流指令值。該勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)上述的輸入信號(hào)在設(shè)定的電壓-無(wú)功下垂線上查找當(dāng)前的無(wú)功功率指令，并進(jìn)一步計(jì)算勵(lì)磁電流指令值。
[0044]如圖2所示，在最大功率跟蹤模塊輸入調(diào)速器后，可實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可變下垂控制模型。具體地說(shuō)，通過(guò)采樣當(dāng)前風(fēng)速與雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，計(jì)算最大風(fēng)功率輸出時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩指令，該指令作為所述頻率-有功下垂線的斜率的調(diào)節(jié)信號(hào)，從而可改變調(diào)速器模型的第二輸出端拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩的輸出值。該可變下垂控制模型可實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大風(fēng)功率輸出。更進(jìn)一步地，在虛擬同步軸的同步轉(zhuǎn)速跌落較大時(shí)，下垂系數(shù)的變化率較小，從而釋放雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)能支撐電網(wǎng)頻率，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跌落至下限或當(dāng)電網(wǎng)中其余并聯(lián)機(jī)組響應(yīng)了頻率變化后，下垂系數(shù)的變化率變大，使得雙饋風(fēng)機(jī)恢復(fù)最大功率輸出狀態(tài)。
[0045]進(jìn)一步地，在圖2中，虛擬同步軸系的第一輸入端為調(diào)速器的第一輸出端拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，虛擬同步軸系的第二輸入端為調(diào)速器的第二輸出端電磁轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩之差通過(guò)積分得到虛擬同步轉(zhuǎn)子加速度，轉(zhuǎn)矩之差的積分系數(shù)即為虛擬慣量，轉(zhuǎn)子加速度再經(jīng)過(guò)一次積分得到虛擬同步轉(zhuǎn)速。因此，該虛擬同步軸系實(shí)現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的頻率內(nèi)稟性，可以在不依賴(lài)于電網(wǎng)頻率信息的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的頻率支撐。
[0046]另外，如圖2所示，對(duì)于轉(zhuǎn)子磁通定向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型。同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系將雙饋電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的電磁關(guān)系變換至同一旋轉(zhuǎn)速度的坐標(biāo)系下，此旋轉(zhuǎn)速度為虛擬同步軸系的轉(zhuǎn)速；將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的方向定于轉(zhuǎn)子磁通上，超前轉(zhuǎn)子磁通90°方向上的電壓矢量為定子反電勢(shì)。在轉(zhuǎn)子磁通定向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下列寫(xiě)的雙饋電機(jī)模型，可以按虛擬同步機(jī)方式，根據(jù)同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令，實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)頻率和定子端電壓的控制。
[0047]如圖3所示，為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主電路結(jié)構(gòu)圖。其中，風(fēng)力機(jī)主軸通過(guò)齒輪箱與雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連接；雙饋電機(jī)定子輸出端通過(guò)三相變壓器耦合與電網(wǎng)相連接；雙饋電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間還通過(guò)網(wǎng)側(cè)變流器、直流母線電容、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器相連接。更進(jìn)一步地，定子電壓、定子電流信號(hào)可通過(guò)傳感器從圖3中的雙饋電機(jī)定子側(cè)采樣得到；而轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流信號(hào)可通過(guò)傳感器從圖3中的雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)采樣得到；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號(hào)通過(guò)雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的測(cè)量裝置得到；當(dāng)前風(fēng)速信號(hào)通過(guò)風(fēng)力機(jī)上的風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量?jī)x得到。具體地說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例的方法中的虛擬同步化控制主要通過(guò)圖3中的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)。
[0048]圖4所示為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子變流器控制結(jié)構(gòu)，主要包括三大部分:(I)機(jī)械軸模型；(2)調(diào)速器控制模型；(3)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制模型。【具體實(shí)施方式】如下:
[0049]如圖4所示，風(fēng)機(jī)輸入功率(101)除以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(102)得到實(shí)際轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩(103)，實(shí)際轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩(103)減去電磁轉(zhuǎn)矩(210)后通過(guò)實(shí)際轉(zhuǎn)子軸系(105)得到轉(zhuǎn)子加速度(106)，再經(jīng)過(guò)積分后得到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(102)。在該示例中，由于機(jī)械軸模型是實(shí)際存在，所以對(duì)于控制系統(tǒng)，僅需測(cè)量轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)。
[0050]進(jìn)一步地，從虛擬同步軸輸出端得到的虛擬同步轉(zhuǎn)速(201)除以2π得到內(nèi)稟頻率(202)，再依據(jù)由頻率基值(203)和有功下垂系數(shù)(204)設(shè)定好的頻率-有功下垂線(214)查找拖動(dòng)功率指令(205)，然后拖動(dòng)功率指令(205)除以虛擬同步轉(zhuǎn)速(201)得到拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩指令(206);輸出的有功功率(209)除以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(102)得到電磁功率(210);拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩(206)與電磁轉(zhuǎn)矩(210)作用在虛擬同步軸系(207)上得到虛擬同步轉(zhuǎn)子加速度，再經(jīng)過(guò)積分后得到虛擬同步轉(zhuǎn)速(201)，再經(jīng)過(guò)積分后可得到虛擬同步相角(208)。
[0051]另外，依據(jù)檢測(cè)得到的定子端電壓有效值(301)，在由電壓基值(302)和無(wú)功下垂系數(shù)(303)設(shè)定好的電壓-無(wú)功下垂線(307)上查找無(wú)功功率指令(304)，該指令與實(shí)際輸出的無(wú)功功率(305)經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器后，得到勵(lì)磁電流幅值(306)。
[0052]最后，虛擬同步轉(zhuǎn)速(201)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(102)之差為轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速(106)，虛擬同步相角(208)與勵(lì)磁電流幅值(306)通過(guò)幅值相角合成器(212)生成勵(lì)磁電壓矢量(213);轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速(106)和勵(lì)磁電壓(213)即作為轉(zhuǎn)子變流器的參考信號(hào)，經(jīng)過(guò)載波比較產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，作用于變流器的開(kāi)關(guān)管，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬同步化控制。
[0053]進(jìn)而，通過(guò)上述的步驟，使得雙饋風(fēng)機(jī)不依賴(lài)于網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)，具備內(nèi)稟的頻率和電壓支撐能力。并且在控制模型中體現(xiàn)出虛擬同步軸系以及同步軸虛擬慣量的特征，并可以完全效仿同步電機(jī)的調(diào)速器和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能。同時(shí)，上述過(guò)程考慮了風(fēng)能的有限性，使得雙饋風(fēng)機(jī)穩(wěn)態(tài)輸出功率跟蹤當(dāng)前最大風(fēng)功率。
[0054]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，不依賴(lài)于網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)，具有內(nèi)稟的頻率、電壓支撐能力；在考慮風(fēng)機(jī)最大功率輸出特性的前提下，實(shí)現(xiàn)了虛擬同步轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及類(lèi)似實(shí)際同步機(jī)的調(diào)速器、勵(lì)磁器的功能。其不僅可以將風(fēng)電機(jī)組的上網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)的同步電源模型，在風(fēng)能滲透率較高的電力系統(tǒng)中，也能減小風(fēng)場(chǎng)機(jī)組集群對(duì)頻率及電壓穩(wěn)定性的不利影響。
[0055]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例還提供了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)。如圖5所不，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)500,包括:第一獲取模塊510、調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊520、第二獲取模塊530、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)模塊540、第三獲取模塊550和控制模塊560。
[0056]其中，第一獲取模塊510用于獲取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無(wú)功功率、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和風(fēng)速。
[0057]在具體的實(shí)施例中，例如:用一組電壓、電流傳感器采樣雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)處的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，也即定子電壓和定子電流；用另外一組電壓、電流傳感器采樣雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子變流器輸出的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，也即轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流；用轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置采樣雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；用風(fēng)速風(fēng)向儀采樣當(dāng)前風(fēng)速信號(hào)。
[0058]更為具體地，在一些示例中，第一獲取模塊510根據(jù)定子電壓和定子電流計(jì)算得到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率和無(wú)功功率。換言之，即在采樣得到定子電壓和定子電流之后，根據(jù)該定子電壓和定子電流即可計(jì)算得到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出的有功功率和無(wú)功功率。另外，也可得到定子電壓有效值。
[0059]另外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括:風(fēng)力機(jī)、齒輪箱、雙饋電機(jī)、變壓器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，其中，風(fēng)力機(jī)通過(guò)齒輪箱與雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，雙饋電機(jī)的定子通過(guò)變壓器與電網(wǎng)耦合，雙饋電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)轉(zhuǎn)子變流器和網(wǎng)側(cè)變流器與變壓器相連。
[0060]調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊520用于根據(jù)有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能。更為具體地，在一些示例中，調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊520用于根據(jù)有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速在設(shè)定的頻率-有功下垂線上查找拖動(dòng)功率指令，并根據(jù)拖動(dòng)功率指令計(jì)算得到拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能。其中，虛擬同步轉(zhuǎn)速為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩的差值通過(guò)一次積分而得到，其中，積分系數(shù)為虛擬同步軸系的慣量。
[0061]第二獲取模塊530用于根據(jù)風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速獲得雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令，并根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出。其中，在一些示例中，在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令為頻率-有功功率下垂線的斜率(也即頻率-有功功率下垂控制器的下垂系數(shù))的調(diào)節(jié)信號(hào)，通過(guò)改變下垂系數(shù)，實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出。并且，在一些示例中，當(dāng)虛擬同步轉(zhuǎn)速跌落較大時(shí)，下垂系數(shù)的變化率較小。
[0062]勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)模塊540用于根據(jù)無(wú)功功率和定子電壓利用電壓-無(wú)功下垂控制器產(chǎn)生勵(lì)磁電流指令以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能。
[0063]第三獲取模塊550用于根據(jù)虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量。具體地說(shuō)，將虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令合成即可得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量。
[0064]控制模塊560用于根據(jù)轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓和勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量控制轉(zhuǎn)子變流器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制。具體地說(shuō)，如圖2所示，將雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子變流器的電壓信號(hào)及電流信號(hào)與勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子磁通定向的雙饋電機(jī)模型調(diào)制后，輸出轉(zhuǎn)子變流器的電壓指令，并通過(guò)載波調(diào)制后得到開(kāi)關(guān)信號(hào)控制轉(zhuǎn)子變流器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)機(jī)的虛擬同步化控制。
[0065]以下結(jié)合圖1，以一個(gè)具體例子來(lái)說(shuō)明該控制系統(tǒng)500所涉及到的各部件的端口連接關(guān)系。
[0066]如圖1所示，定子電壓、電流檢測(cè)模塊的輸入端與雙饋風(fēng)機(jī)的定子連接，有功、無(wú)功檢測(cè)模塊的輸入端與雙饋風(fēng)機(jī)的定子連接，轉(zhuǎn)子電壓、電流檢測(cè)模塊的輸入端與雙饋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊的輸入端與雙饋風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子連接；內(nèi)稟頻率檢測(cè)模塊的輸入端與虛擬同步軸的輸出端相連；調(diào)速器模塊的三個(gè)輸入端分別與有功檢測(cè)模塊的輸出端、內(nèi)稟頻率檢測(cè)模塊的輸出端和最大功率跟蹤模塊的輸出端相連，調(diào)速器模塊的輸出端與虛擬同步軸的輸入端相連；勵(lì)磁器模塊的兩個(gè)輸入端分別與定子端電壓檢測(cè)模塊的輸出端和無(wú)功檢測(cè)模塊的輸出端相連；虛擬同步軸的輸出端、勵(lì)磁器的輸出端、經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊及定轉(zhuǎn)子電壓電流檢測(cè)模塊的輸出端與轉(zhuǎn)子磁通定向的雙饋電機(jī)模型的輸入端相連；轉(zhuǎn)子磁通定向的雙饋電機(jī)模型的輸出端經(jīng)坐標(biāo)變換后與轉(zhuǎn)子變流器控制信號(hào)輸入端相連。
[0067]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)500的具體示例性描述參見(jiàn)前述對(duì)控制方法的示例性描述部分，為減少冗余，此處不再贅述。
[0068]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，不依賴(lài)于網(wǎng)側(cè)鎖相環(huán)，具有內(nèi)稟的頻率、電壓支撐能力；在考慮風(fēng)機(jī)最大功率輸出特性的前提下，實(shí)現(xiàn)了虛擬同步轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及類(lèi)似實(shí)際同步機(jī)的調(diào)速器、勵(lì)磁器的功能。其不僅可以將風(fēng)電機(jī)組的上網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)的同步電源模型，在風(fēng)能滲透率較高的電力系統(tǒng)中，也能減小風(fēng)場(chǎng)機(jī)組集群對(duì)頻率及電壓穩(wěn)定性的不利影響。
[0069]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0070]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0071]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0072]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過(guò)中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0073]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0074]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 獲取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無(wú)功功率、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和風(fēng)速； 根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能，其中，所述虛擬同步轉(zhuǎn)速為所述拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩的差值通過(guò)一次積分而得到，其中，積分系數(shù)為虛擬同步軸系的慣量； 根據(jù)所述風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速獲得所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩指令實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出； 根據(jù)所述無(wú)功功率和定子電壓利用電壓-無(wú)功下垂控制器產(chǎn)生勵(lì)磁電流指令以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能； 根據(jù)所述虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量； 根據(jù)所述轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓和所述勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量控制轉(zhuǎn)子變流器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，其特征在于，所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括:風(fēng)力機(jī)、齒輪箱、雙饋電機(jī)、變壓器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，其中，所述風(fēng)力機(jī)通過(guò)所述齒輪箱與所述雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，所述雙饋電機(jī)的定子通過(guò)所述變壓器與電網(wǎng)耦合，所述雙饋電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)所述轉(zhuǎn)子變流器和網(wǎng)側(cè)變流器與所述變壓器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述定子電壓和定子電流計(jì)算得到所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率和無(wú)功功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能，進(jìn)一步包括: 根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速在設(shè)定的頻率-有功下垂線上查找拖動(dòng)功率指令，并根據(jù)所述拖動(dòng)功率指令計(jì)算得到所述拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，其特征在于，所述在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令為頻率-有功下垂線的斜率的調(diào)節(jié)信號(hào)，并且，當(dāng)所述虛擬同步轉(zhuǎn)速跌落較大時(shí)，下垂系數(shù)的變化率較小。
6.一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一獲取模塊，所述第一獲取模塊用于獲取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無(wú)功功率、定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和風(fēng)速； 調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊，所述調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)調(diào)速器功能，其中，所述虛擬同步轉(zhuǎn)速為所述拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩的差值通過(guò)一次積分而得到，其中，積分系數(shù)為虛擬同步軸系的慣量； 第二獲取模塊，所述第二獲取模塊用于根據(jù)所述風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速獲得所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩指令實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)在穩(wěn)態(tài)時(shí)的最大功率輸出； 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)模塊，所述勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述無(wú)功功率和定子電壓利用電壓-無(wú)功下垂控制器產(chǎn)生勵(lì)磁電流指令以實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能； 第三獲取模塊，所述第三獲取模塊用于根據(jù)所述虛擬同步轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流指令得到勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量； 控制模塊，所述控制模塊用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電壓和所述勵(lì)磁電壓同步旋轉(zhuǎn)矢量控制轉(zhuǎn)子變流器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括:風(fēng)力機(jī)、齒輪箱、雙饋電機(jī)、變壓器、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，其中，所述風(fēng)力機(jī)通過(guò)所述齒輪箱與所述雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，所述雙饋電機(jī)的定子通過(guò)所述變壓器與電網(wǎng)耦合，所述雙饋電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間通過(guò)所述轉(zhuǎn)子變流器和網(wǎng)側(cè)變流器與所述變壓器相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一獲取模塊根據(jù)所述定子電壓和定子電流計(jì)算得到所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率和無(wú)功功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)速器調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)所述有功功率和虛擬同步轉(zhuǎn)速在設(shè)定的頻率-有功下垂線上查找拖動(dòng)功率指令，并根據(jù)所述拖動(dòng)功率指令計(jì)算得到所述拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述在最大風(fēng)功率輸出時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令為頻率-有功下垂線的斜率的調(diào)節(jié)信號(hào)，并且，當(dāng)所述虛擬同步轉(zhuǎn)速跌落較大時(shí)，下垂系數(shù)的變化率較小。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104201711SQ201410380230
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】柴建云, 孫旭東, 趙楊陽(yáng) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)