一種緩存風(fēng)能的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越和無功支撐控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種緩存風(fēng)能的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越和無功支撐控制方法，屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過將電網(wǎng)故障下轉(zhuǎn)子側(cè)（RSC）控制回路中的電磁轉(zhuǎn)矩參考值進(jìn)行切換，將在故障下捕獲的多余風(fēng)能暫存于轉(zhuǎn)子慣性能中，達(dá)到降低轉(zhuǎn)子電流的目的；在電壓恢復(fù)后，RSC切換回傳統(tǒng)回路，切換后通過臨時(shí)限制RSC電磁轉(zhuǎn)矩，避免電壓恢復(fù)段過電流，安全的恢復(fù)能量平衡。應(yīng)用級聯(lián)反饋型無功控制器后，風(fēng)機(jī)還可在整個(gè)低電壓穿越過程向電網(wǎng)安全的提供無功支撐。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法控制策略速度快、不引入新硬件，能有效降低風(fēng)機(jī)內(nèi)故障電流，延長留網(wǎng)時(shí)間，對穩(wěn)定附近電壓有明顯效果。
【專利說明】一種緩存風(fēng)能的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越和無功支撐控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種緩存風(fēng) 能的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越和無功支撐控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（雙饋風(fēng)機(jī)）因其高效率、變速運(yùn)行、有功無功獨(dú)立控制而得到廣 泛應(yīng)用。正常工況下，雙饋風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用以最優(yōu)風(fēng)能捕獲為控制目標(biāo)的最佳風(fēng) 能捕獲控制（MPPT)方法，其原理圖如圖1所示。
[0003] MPPT方法應(yīng)用五階動(dòng)態(tài)模型，采用式（1)的狀態(tài)方程描述發(fā)電機(jī)模型： _

【權(quán)利要求】
1. 一種緩存風(fēng)能的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越和無功支撐控制方法，其特征在于，包括以下 步驟： 1) 在正常工況下采用以最優(yōu)風(fēng)能捕獲為控制目標(biāo)的最佳風(fēng)能捕獲控制方法對雙饋風(fēng) 機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制； 2) 當(dāng)監(jiān)測到電網(wǎng)事故后，將轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制回路中原先由根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速實(shí)測值 與其參考值ω 之差的比例積分值給出的電磁力矩參考值Ta 切換為直接按表達(dá)式
給出，其中，Us為公共聯(lián)結(jié)點(diǎn)電壓有效值，U s.Mted為公共聯(lián)結(jié)點(diǎn) 電壓額定值，為最優(yōu)增益模態(tài)值，τ為力矩控制因子，〇< τ <1;在整個(gè)故障過程中， 不斷開變流器與轉(zhuǎn)子電路其它部分的電氣連接； 在整個(gè)低電壓穿越過程中，無功控制器持續(xù)工作；所述無功控制器包括轉(zhuǎn)子側(cè)變流器 控制器和電網(wǎng)側(cè)變流器控制器，按級聯(lián)反饋式連接，其中，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制器采用公共聯(lián) 結(jié)點(diǎn)電壓Us及其參考值U s. 之差的比例積分值作為轉(zhuǎn)子側(cè)無功參考值Qs^df，最終無功功 率通過定子側(cè)發(fā)出，Q s.不能超過定子側(cè)變流器額定容量；Qs.Mf與定子側(cè)實(shí)際發(fā)出無功Qs 之差作為電網(wǎng)側(cè)變流器控制器無功參考值Qg.Mf，Qg.Mf不能超過電網(wǎng)側(cè)變流器額定容量； 3) 當(dāng)達(dá)到GB/T 19963-2011規(guī)定的最小留網(wǎng)時(shí)間，且故障清除電壓恢復(fù)或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超 過最大轉(zhuǎn)速時(shí)，將轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制回路中的電磁力矩參考值T e.Mf切換回由根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速實(shí)測值與其參考值〇^#之差的比例積分值給出，恢復(fù)采用最佳風(fēng)能捕獲控制方法 對雙饋風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩存風(fēng)能的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越和無功支撐控制方法，其特 征在于，所述1_按以下公式計(jì)算：
其中，P&為空氣密度，R為風(fēng)力機(jī)葉片半徑，Cp為能效系數(shù)，λ為葉尖速比，下標(biāo)opt 表示風(fēng)機(jī)處于最優(yōu)風(fēng)能捕獲狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩存風(fēng)能的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越和無功支撐控制方法，其特 征在于，將電網(wǎng)故障發(fā)生后的暫態(tài)電壓跌落過程稱為電壓跌落段，將故障未清除前殘壓相 對穩(wěn)定的階段稱為電壓穩(wěn)定段，將故障清除、電壓逐漸恢復(fù)正常的過程稱為電壓恢復(fù)段，力 矩控制因子τ按電壓跌落段、電壓穩(wěn)定段2個(gè)不同階段分別取值；在電壓恢復(fù)段通過臨時(shí) 調(diào)小電磁力矩的最大允許值和T e.min的絕對值以避免恢復(fù)過程過電流，逐步將多余的 轉(zhuǎn)子慣性能轉(zhuǎn)化為電能，安全恢復(fù)能量平衡。
【文檔編號】H02J3/16GK104158225SQ201410447329
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】謝東亮, 許昭, 薛禹勝, 楊黎暉 申請人:國電南瑞科技股份有限公司