单极闭锁故障下风电直流送出系统协调控制方法
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201910726144.8
申 请 日：20190807
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20191025
公 开 号：CN110380449A
代 理 人：李海华
代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司
摘 要：本发明公开了一种单极闭锁故障下风电直流送出系统协调控制方法,本方法涉及对整流站非故障极换流器、换流站配套无功补偿装置、双馈风电机组网侧变换器及机侧变换器的控制。其中双馈风电机组机侧变换器的控制策略为：将分别计算得到的ird、irq、送入转子侧变换器内环控制环节,得到同步速旋转坐标系下的控制电压将经坐标变换,转换为静止两相αβ坐标轴系下的控制电压再和直流母线电压通过空间矢量调制产生转子侧变换器PWM驱动信号,以抑制机端过电压。系统发生单极闭锁故障时,送端换流站、无功补偿装置及DFIG风电场充分利用其无功调节能力,最大限度抑制送端公共连接点及DFIG风电场机端的故障过电压,以提高系统的安全稳定与故障穿越能力。
主 权 项：1.单极闭锁故障下风电直流送出系统协调控制方法,其特征在于：本方法涉及对整流站非故障极换流器、换流站配套无功补偿装置、双馈风电机组网侧变换器及机侧变换器的控制；(A)整流站非故障极换流器的控制步骤为：A1)采集整流侧换流站非故障极直流电压Ud和直流电流Id,计算得到整流侧换流站实际有功功率Pd；A2)将整流侧非故障极电流指令值Id*调整为故障时的指令值Id_e,并将其与反馈量Id之差送入触发角指令值计算模块,按照下式确定整流侧非故障极触发角指令值α*： 式中,Kp_HVDC和τi_HVDC分别为整流侧非故障极触发角计算模块PI调节器的比例系数和积分时间常数；A3)将步骤A2)计算得到的换流器触发角指令值α*送入相位控制器中,计算得到换流器内晶闸管的触发脉冲,进一步送至换流阀以控制整流侧换流站的运行状态；(B)换流站配套无功补偿装置的控制步骤为：B1)当系统进入单极闭锁触发序列,极控系统延时200ms,切除一半容量的配套无功补偿装置；(C)双馈风电机组网侧变换器的控制步骤为：C1)双馈风电机组网侧变换器采用矢量控制策略,其控制电压通过空间矢量脉宽调制产生网侧变换器的驱动信号,以维持故障期间双馈风电系统直流母线电压稳定；(D)双馈风电机组机侧变换器的控制步骤为：D1)采集双馈风电机组定子端三相电压信号usabc、三相电流信号isabc、转子端三相电流信号irabc、电机转速ωr及直流母线电压Udc；D2)采集到的双馈风电机组定子端三相电压信号usabc经过数字锁相环PLL后得到同步电角度θ1及电角速度ω1；D3)采用定子电压定向的方式,利用θ1将步骤D1)采集得到的电机定子三相电压信号usabc与三相电流信号isabc经过静止三相abc坐标轴到同步速旋转两相dq坐标轴的坐标变换,转换为旋转两相dq坐标轴系下的电压信号usd、usq及电流信号isd、isq,其中3s/2s变换采用恒幅值变换,可以得到定子电压矢量幅值Us＝usd；D4)将电机转速信号ωr积分得到电机转角θr,利用θ1-θr将步骤D1)采集得到的电机转子三相电流信号irabc经过静止三相abc坐标轴到同步速旋转两相dq坐标轴的坐标变换,转换为旋转两相dq坐标轴系下的电流信号ird、irq；D5)将步骤D3)计算得到的usd、usq、isd、isq代入功率计算模块,得到定子端的实际有功功率Ps及无功功率Qs；D6)将定子有功功率指令值Ps*、实际有功功率Ps输送至转子侧变换器外环控制环节,按照下式得到转子侧控制器d轴电流参考值 式中,Kp1、τi1为转子侧控制器d轴电流参考值计算模块PI调节器的比例系数和积分时间常数；D7)检测双馈风电机组定子端电压Uw,若Uw≤1.1p.u.,则按照下式计算得到转子侧q轴电流参考值 式中,Kp21、τi21为在Uw≤1.1p.u.时转子侧控制器q轴电流参考值计算模块PI调节器的比例系数和积分时间常数,为正常运行时双馈风电机组的无功功率指令值,若Uw>1.1p.u.,双馈风电机组采用定电压控制,同时检测其输出的无功功率Qw,若|Qw|≤|Qwmax|,则按照下式计算得到转子侧q轴电流参考值 式中,Kp22、τi22为在Uw>1.1p.u.且|Qw|≤|Qwmax|时转子侧控制器q轴电流参考值计算模块PI调节器的比例系数和积分时间常数,为双馈风电机组定电压控制的电压指令值；若Uw>1.1p.u.且|Qw|>|Qwmax|时,则按照下式计算得到转子侧q轴电流参考值 式中,Kp23、τi23为在Uw>1.1p.u.且|Qw|>|Qwmax|时转子侧控制器q轴电流参考值计算模块PI调节器的比例系数和积分时间常数,同时上述Qwmax为双馈风电机组能吸收的最大无功功率,其表达式为： 上式中Pw为风电场发出的有功功率；式中Pwc、Qwc、的表达式分别为： 上式中,Xs,Rs分别为双馈风电机组定子电抗和定子电阻,Xm为双馈风电机组励磁电抗,Irmax为转子绕组电流限值；D8)将步骤D4)得到的ird、irq及步骤D6)、D7)中得到的电流参考值送入转子侧变换器内环控制环节,得到转子侧变换器在同步速旋转坐标系下的控制电压 式中Kp3、τi3分别为转子侧控制器d轴电流内环PI调节器的比例系数和积分时间常数；Kp4、τi4分别为转子侧控制器q轴电流内环PI调节器的比例系数和积分时间常数,Ls为dq坐标系中定子等效两相绕组自感,Lr为dq坐标系中转子等效两相绕组自感,Lm为dq坐标系中定、转子同轴等绕组间的互感,ωslip为滑差系数,σ为发电机的漏磁系数；D9)将步骤D8)得到的转子侧变换器控制电压dq轴分量经过dq旋转坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系的变换,转换为静止两相αβ坐标轴系下的控制电压D10)将步骤D9)得到的转子侧变换器控制电压和直流母线电压Udc通过空间矢量调制产生转子侧变换器PWM驱动信号,以抑制机端过电压。
关 键 词：
法律状态：
IPC专利分类号：H02J3/38;H02J3/16