風能發電系統的控制方法及控制裝置制造方法及圖紙
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于風能發電
，尤其涉及風能發電系統的控制方法及控制裝置。
技術介紹
當電網發生對稱驟變故障(如暫態跌落和暫態抬升)時，風能發電系統要能夠快速地向電網補償所需的無功電流，以支持電網電壓恢復正常，避免無功電流補償過慢導致電網故障程度加深。現有的一種風能發電系統主要由風能雙饋發電機和風能雙饋變流器構成，其中風能雙饋變流器的網側變流器與電網連接，風能雙饋變流器的機側變流器與風能雙饋發電機的轉子側連接，風能雙饋發電機的定子側與電網連接。當電網出現對稱驟變故障時，會在風能雙饋發電機的定子磁鏈中感應出暫態直流磁鏈。特別是在電網出現較大的暫態變化時，風能雙饋發電機的定子側感應出的暫態直流磁鏈將嚴重影響機側變流器的安全，甚至導致機側變流器失控。針對這一類型的風能發電系統，目前通常采用的控制方式為：當風能雙饋發電機的定子電流或者轉子電流出現過流時，利用交流撬棒短接風能雙饋發電機的轉子，從而衰減風能雙饋發電機中的暫態磁鏈，保護風能雙饋變流器，在這一過程中，風能雙饋發電機以鼠籠型感應電機方式運行、不能向電網提供無功功率的支撐；在數十毫秒之后，切除交流撬棒，由風能雙饋變流器控制風能雙饋發電機向電網提供無功支撐。但是，基于上述控制方式，風能發電系統的無功電流的響應速度較慢，很難達到電網對稱驟變故障時快速對電網進行無功支撐的要求。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種風能發電系統的控制方法及控制裝...
【技術保護點】
一種風能發電系統的控制方法，所述風能發電系統包括風能雙饋發電機和風能雙饋變流器，其特征在于，所述控制方法包括：檢測電網的交流電壓值；將檢測到的交流電壓值從兩相靜止坐標系轉換到dq坐標系下；利用所述交流電壓值在dq坐標系下的正序基波分量和負序電壓值確定電網狀態；在確定電網發生深度對稱跌落故障的情況下，通過交流撬棒短接所述風能雙饋發電機的轉子，之后監測是否滿足預設恢復條件；在確定滿足預設恢復條件的情況下，切除交流撬棒，重啟所述風能雙饋變流器中的機側變流器；根據所述機側變流器的額定電流值和所述風能雙饋發電機的轉子在暫態期間的電壓標幺值、按照第一預設算法計算所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流指令值，根據所述風能雙饋發電機的轉子在電網發生對稱驟變故障前的有功電流，確定所述風能雙饋發電機的轉子的有功電流指令值；提取所述風能雙饋發電機定子電流中的暫態直流分量，利用提取到的暫態直流分量對所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流指令值和有功電流指令值進行修正，獲得無功電流給定值和有功電流給定值；利用所述無功電流給定值和所述有功電流給定值對所述風能雙饋發電機的轉子進行電流閉環控制。
【技術特征摘要】
1.一種風能發電系統的控制方法，所述風能發電系統包括風能雙饋發電機和風能雙饋
變流器，其特征在于，所述控制方法包括：
檢測電網的交流電壓值；
將檢測到的交流電壓值從兩相靜止坐標系轉換到dq坐標系下；
利用所述交流電壓值在dq坐標系下的正序基波分量和負序電壓值確定電網狀態；
在確定電網發生深度對稱跌落故障的情況下，通過交流撬棒短接所述風能雙饋發電機
的轉子，之后監測是否滿足預設恢復條件；
在確定滿足預設恢復條件的情況下，切除交流撬棒，重啟所述風能雙饋變流器中的機
側變流器；
根據所述機側變流器的額定電流值和所述風能雙饋發電機的轉子在暫態期間的電壓
標幺值、按照第一預設算法計算所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流指令值，根據所述
風能雙饋發電機的轉子在電網發生對稱驟變故障前的有功電流，確定所述風能雙饋發電機
的轉子的有功電流指令值；
提取所述風能雙饋發電機定子電流中的暫態直流分量，利用提取到的暫態直流分量對
所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流指令值和有功電流指令值進行修正，獲得無功電流
給定值和有功電流給定值；
利用所述無功電流給定值和所述有功電流給定值對所述風能雙饋發電機的轉子進行
電流閉環控制。
2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述利用所述交流電壓值在dq坐標系
下的正序基波分量和負序電壓值確定電網狀態之后，還包括：
在確定電網發生淺度對稱驟變故障的情況下，根據所述機側變流器的額定電流值和所
述風能雙饋發電機的轉子在暫態期間的電壓標幺值、按照第一預設算法計算所述風能雙饋
發電機的轉子的無功電流指令值，根據所述風能雙饋發電機的轉子在電網發生對稱驟變故
障前的有功電流，確定所述風能雙饋發電機的轉子的有功電流指令值；
提取所述風能雙饋發電機定子電流中的暫態直流分量，利用提取到的暫態直流分量對
所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流指令值和有功電流指令值進行修正，獲得無功電流
給定值和有功電流給定值；
利用所述無功電流給定值和所述有功電流給定值對所述風能雙饋發電機的轉子進行
電流閉環控制。
3.根據權利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，
所述根據所述風能雙饋發電機的轉子在電網發生對稱驟變故障前的有功電流，確定所
述風能雙饋發電機的轉子的有功電流指令值，包括：將所述風能雙饋發電機的轉子在電網
發生對稱驟變故障前的有功電流作為所述風能雙饋發電機的轉子的有功電流指令值；
所述根據所述機側變流器的額定電流值和所述風能雙饋發電機的轉子在暫態期間的
電壓標幺值、按照第一預設算法計算所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流指令值，包括：
在所述電網發生暫態跌落時，按照公式irq_ref＝1.3*(0.9-Un)*Ir確定所述風能雙饋發
電機的轉子的無功電流指令值；
在所述電網發生暫態抬升時，按照公式irq_ref＝1.3*(1.1-Un)*Ir確定所述風能雙饋發
電機的轉子的無功電流指令值；
其中，irq_ref為所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流指令值，Un為所述風能雙饋發電
機的轉子在暫態期間的電壓標幺值，Ir為所述機側變流器的額定電流值。
4.根據權利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述提取所述風能雙饋發電機定
子電流中的暫態直流分量，利用提取到的暫態直流分量對所述風能雙饋發電機的轉子的無
功電流指令值和有功電流指令值進行修正，獲得無功電流給定值和有功電流給定值，包括：
提取所述風能雙饋發電機定子電流中的暫態直流d軸分量，將所述暫態直流d軸分量折
合成轉子電流的量化值ird_s；
提取所述風能雙饋發電機定子電流中的暫態直流q軸分量，將所述暫態直流q軸分量折
合成轉子電流的量化值irq_s；
按照公式irq_ref′＝irq_ref-k*ird_s對所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流指令值
irq_ref進行修正，獲得無功電流給定值irq_ref′；
按照公式ird_ref′＝ird_ref+k*irq_s對所述風能雙饋發電機的轉子的有功電流指令值
ird_ref進行修正，獲得有功電流給定值ird_ref′；
其中，k為所述風能雙饋發電機的暫態分量的阻尼增益系數。
5.根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于，在確定電網發生淺度對稱驟變故障的
情況下，利用所述無功電流給定值和所述有功電流給定值對所述風能雙饋發電機的轉子進
行電流閉環控制，包括：
計算所述有功電流給定值ird_ref′和所述風能雙饋發電機的轉子的有功電流反饋值ird的第一差值，計算所述無功電流給定值irq_ref′和所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流反
饋值irq的第二差值；
對所述第一差值進行比例積分調節產生第一分量，對所述第二差值進行比例積分調節
產生第二分量；
計算所述第一分量和第一反饋量ωLrirq的第三差值urd，計算所述第二分量和第二反饋
量ωLrird的第一和值urq，其中，Lr為所述風能雙饋發電機的轉子自感；
對所述第三差值urd和所述第一和值urq進行坐標轉換，確定所述風能雙饋變流器中的機
側變流器在兩相靜止坐標系下的目標輸出電壓值；
控制所述風能雙饋變流器中的機側變流器輸出所述目標輸出電壓值。
6.根據權利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，在確定電網發生深度對稱驟變故
障的情況下，利用所述無功電流給定值和所述有功電流給定值對所述風能雙饋發電機的轉
子進行電流閉環控制，包括：
計算所述有功電流給定值ird_ref′和所述風能雙饋發電機的轉子的有功電流反饋值ird的第一差值，計算所述無功電流給定值irq_ref′和所述風能雙饋發電機的轉子的無功電流反
饋值irq的第二差值；
對所述第一差值進行動態比例積分調節產生第一分量，對所述第二差值進行動態比例
積分調節產生第二分量；其中，對所述第一差值和所述第二差值進行動態比例積分調節過
程中使用的比例控制參數為n*P，對所述第一差值和所述第二差值進行動態比例積分調節
過程中使用的積分控制參數從初始值按照預設步長逐步增大至I，其中，n為暫態修正系數、
取值大于1，P為所述風能雙饋變流器中的機側變流器正常運行狀態下采用的比例控制參
數，I為所述風能雙饋變流器中的機側變流器正常運行狀態下采用的積分控制參數；
計算所述第一分量和第一反饋量ωLrirq的第三差值urd，計算所述第二分量和第二反饋
量ωLrird的第一和值urq，其中，Lr為所述風能雙饋發電機的轉子自感；
對所述第三差值urd和所述第一和值urq進行坐標轉換，確定所述風能雙饋變流器中的機
側變流器在兩相靜止坐標系下的目標輸出電壓值；
控制所述風能雙饋變流器中的機側變流器輸出所述目標輸出電壓值。
7.一種風能發電系統的控制裝置，所述風能發電系統包括風能雙饋發電機和風能雙饋
變流器，其特征在于，所述控制裝置包括：
電壓檢測單元，用于檢測電網的交流電壓值；
電網狀態確定單元，用于將檢測到的交流電壓值從兩相靜止坐標系轉換到dq坐標系
下，利用所述交流電壓值在dq坐標系下的正序基波分量和負序電壓值確定電網狀態；
第一控制單元，用于在所述電網狀態確定單元確定電網發生深度對稱跌落故障的情況
下，通過交流撬棒短接所述風能雙饋發電機的轉子，之后監測是否滿足預設恢復條件，在確
定滿足預設恢復條件的情況下，切除交流撬棒，重啟所述風能雙饋變流器中的機側變流器；
第一指令值確定單元，用于在所述第一控...
【專利技術屬性】
技術研發人員：梁信信，楊春源，吳玉楊，王曉剛，金結紅，
申請(專利權)人：陽光電源股份有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34
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