一种双馈风力发电系统的电网低频振荡适应方法

摘要

本发明公开了一种双馈风电机组电网低频振荡适应方法，对常规风电变流器控制系统进行重新建模，得到定子磁链变化时的双馈风电变流器控制模型，并使用该模型进行风电变流器控制，达到双馈风电机组电网低频振荡时连续运行而不脱网的目的，对于部分特殊电网的稳定有着非常重大的作用。

主权项

一种双馈风力发电系统的电网低频振荡适应方法，其特征在于：电网出现低频振荡时，对常规风电变流器控制系统进行重新建模，得到定子磁链变化时的双馈风电变流器控制模型，所述控制模型的推导步骤如下：a、基于定子电压定向的双馈感应发电机控制模型，正方向均按照电动机惯例选取，转子量均折算到定子侧，设d‑q坐标系以同步速度旋转且q轴超前于d轴，则电机电压和磁链方程为：$\left\{\begin{array}{c}{u}_{sd}=R_s{i}_{sd}+{\mathrm{p\psi }}_{sd}-{\omega }_1{\psi }_{sq}\\ u_{sq}=R_s{i}_{sq}+{\mathrm{p\psi }}_{sq}+{\omega }_1{\psi }_{sd}\\ u_{rd}=R_r{i}_{rd}+{\mathrm{p\psi }}_{rd}-{\omega }_s{\psi }_{rq}\\ u_{rq}=R_r{i}_{rq}+{\mathrm{p\psi }}_{rq}+{\omega }_s{\psi }_{rd}\end{array}\right.---\left(1\right)$$\left\{\begin{array}{c}{\psi }_{sd}=L_s{i}_{sd}+L_m{i}_{rd}\\ {\psi }_{sq}=L_s{i}_{sq}+L_m{i}_{rq}\\ {\psi }_{rd}=L_m{i}_{sd}+L_r{i}_{rd}\\ {\psi }_{rq}=L_m{i}_{sq}+L_r{i}_{rq}\end{array}\right.---\left(2\right)$式中：R_s、R_r为定、转子绕组等效电阻；L_s、L_r、L_m为定、转子绕组自感及互感；u_sd、u_sq、u_rd、u_rq为d、q轴定、转子电压；i_sd、i_sq、i_rd、i_rq为d、q轴定、转子电流；ψ_sd、ψ_sq、ψ_rd、ψ_rq为d、q轴定、转子磁链；ω₁、ω_s为同步角速度和转差角速度；p为微分算子；b、采用发电机定子电压定向控制，将定子电压综合矢量定向在d轴上，则有：$\left\{\begin{array}{c}{u}_{sd}=U_s\\ u_{sq}=0\end{array}\right.---\left(3\right)$式中U_s表示定子电压综合矢量的幅值，这时d轴的位置就是定子电压综合矢量的位置；将检测到的定子三相电压经过3/2坐标变换，得到静止两相坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ，可计算出定子电压矢量的位置，由此得到d轴的位置θ₁；c、将电流传感器检测到的定子电流和转子电流经过坐标变换，得到旋转坐标系下的dq轴分量，通过式(2)计算可得定子磁链ψ_sd、ψ_sq；d、忽略电机定子电阻，结合式(1)、(2)、(3)，考虑发电机定子磁链变化，推导出双馈风电变流器转子侧的控制电压方程如下：$\left\{\begin{array}{c}{u}_{rd}=R_r{i}_{rd}+\left(L_r-\frac{L_m^2}{L_s}\right)\frac{{\mathrm{di}}_{rd}}{dt}-\left(L_r-\frac{L_m^2}{L_s}\right){\omega }_s{i}_{rq}+\frac{L_m}{L_s}{U}_{sd}+\frac{L_m{\omega }_r}{L_s}{\psi }_{sq}\\ u_{rq}=R_r{i}_{rq}+\left(L_r-\frac{L_m^2}{L_s}\right)\frac{{\mathrm{di}}_{rq}}{dt}+\left(L_r-\frac{L_m^2}{L_s}\right){\omega }_s{i}_{rd}+\frac{L_m}{L_s}{U}_{sq}-\frac{L_m{\omega }_r}{L_s}{\psi }_{sd}\end{array}\right.---\left(4\right);$e、在双馈风电变流器转子侧最大输出控制电压下，将d步骤得到的控制电压加入到双馈风电变流器，通过双馈风电变流器PWM调制的方式输出控制，以达到适应电网低频振荡的目的。