本發明涉及風力發電機組的低電壓穿越方法
技術領域：
，尤其涉及一種繞線式無刷雙饋風力發電機組的低電壓穿越方法。
背景技術：
：在目前并網運行的風電機組中，有刷雙饋型風電機組在1WM以上的風電機組中占據著主導地位，但是有刷雙饋風力發電機(DFIG)存在以下三個方面的缺點：(1)結構上具有電刷、滑環，降低了系統可靠性低。(2)齒輪箱體積大，增加了系統成本。(3)電網電壓擾動的適應能力很差。而無刷雙饋風力發電機(BDFG)既可以克服和改進有刷雙饋風力發電機的上述不，又具有與有刷雙饋風力發電機相同的能夠實現變速恒頻、功率解耦控制以及變流器容量小僅為轉差容量等優點。因此無刷雙饋風力發電機具有非常好的應用前景，未來極有可能替代有刷雙饋風力發電機，產生巨大的效益。無刷雙饋電機根據轉子結構的不同可以分為鼠籠型、磁阻型和繞線式三種。其中新型繞線式無刷雙饋電機磁勢諧波含量低，輸出電壓更為正弦，性能具有更大優勢。由于無刷雙饋發電機的功率繞組和電網直接相連，因此電網故障引起的電網電壓的跌落直接作用于無刷雙饋發電機，會引起變流器過壓過流、轉速飛升、電磁轉矩和功率的大幅振蕩，因此，在電網電壓跌落時，如果不采取適當的控制與保護措施，會造成無刷雙饋風力發電機組的電氣和機械部件的損壞。在風電場并網容量較小時，為了保護風電機組，當電網電壓擾動帶來的不良影響超出了無刷雙饋風電機組的容許限值時，機組可以立刻脫網，不會影響電力系統的穩定運行。但是隨著我國大規模風電的發展，風電所占比例越來越大，已成為我國第三大主力電源，因此大量風電機組的脫網會對電力系統的穩定運行造成嚴重的不良影響，出于電力系統自身安全和穩定的需要，電力系統對并網運行的風電機組提出了低電壓穿越的要求。因此，無刷雙饋風力發電機在電網故障條件下的低電壓穿越方法是實現其并網運行必須解決的關鍵性問題。目前針對有刷雙饋發電機的低電壓穿越方法有很多的，然而由于無刷雙饋風力發電機的電磁關系復雜、模型階數高，目前針對無刷雙饋風力發電機的低電壓穿越方法幾乎是空白，因此研究一種新型繞線式無刷雙饋風力發電機組低電壓穿越方法十分迫切。技術實現要素：本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中缺乏針對無刷雙饋風力發電機的低電壓穿越方法的缺陷，提供一種繞線式無刷雙饋風力發電機組的低電壓穿越方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明提供一種繞線式無刷雙饋風力發電機組的低電壓穿越方法，包括以下步驟：S1、電網電壓幅值和跌落深度計算：對電網電壓進行實時檢測，并實時計算出其幅值，將計算出的電網電壓的幅值與電網電壓幅值的給定值進行比較，如果電網電壓幅值大于或等于電網電壓幅值的給定，則表明電網電壓正常，繞線式無刷雙饋風力發電機按照正常的控制策略運行；如果電網電壓幅值小于電網電壓幅值的給定，則表明電網出現了故障，電網電壓出現了跌落，同時計算出電網電壓跌落深度；S2、如果電網出現了跌落，則將發電機的控制策略從正常控制策略切換到低電壓穿越控制策略；S3、實時檢測無刷雙饋發電機控制繞組電流，將控制繞組電流的幅值與控制繞組額定電流的閾值進行比較，如果控制繞組電流幅值大于或等于控制繞組額定電流的閾值，則執行步驟S2；如果控制繞組電流幅值小于控制繞組額定電流的閾值，根據電網電壓的跌落深度，計算出應該向電網注入的無功電流的大小，并將其作為控制繞組電流環指令，通過機側變流器向電網注入無功電流幫助電網電壓的恢復；S4、對電網電壓進行實時檢測，并實時計算出其幅值，將計算出的電網電壓的幅值與電網電壓幅值的給定值進行比較，如果電網電壓幅值小于電網電壓幅值的給定，則表明電網故障仍未消失，則執行步驟S3；如果電網電壓幅值大于或等于電網電壓幅值的給定，則表明電網故障已經消失，電壓恢復正常，則執行步驟S5；S5、實時檢測無刷雙饋發電機控制繞組電流，將控制繞組電流的幅值與控制繞組額定電流的閾值進行比較，如果控制繞組電流幅值大于或等于控制繞組額定電流的閾值，則執行步驟S2；如果控制繞組電流幅值小于控制繞組額定電流的閾值，則將繞線式無刷雙饋發電機的低電壓穿越控制策略切換到正常的控制策略。進一步地，本發明的步驟S2中低電壓穿越控制策略具體為：低電壓穿越控制策略采用控制繞組電流環進行控制，實時檢測無刷雙饋發電機功率繞組電流和控制繞組電流，并將功率繞組電流和控制繞組電流進行坐標變換，變換到同步旋轉坐標系下得到其dq分量，將功率繞組電流dq分量取反后作為控制繞組電流環指令，從而對控制繞組過電流進行抑制。進一步地，本發明的功率繞組電流dq分量的計算公式為：ipdipq=23cos(θp)cos(θp-2π3)cos(θp+2π3)-sin(θp)-sin(θp-2π3)-sin(θp+2π3)ipaipbipc]]>其中，ipa,ipb,ipc為功率繞組三相電流測量值，ipd,ipq同步旋轉坐標系下功率繞組電流的dq分量,θp為功率繞組磁鏈角，由鎖相環得到；控制繞組電流dq分量的計算公式為：icdicq=23cos(θslip)cos(θslip-2π3)cos(θslip+2π3)-sin(θslip)-sin(θslip-2π3)-sin(θslip+2π3)icaicbicc]]>ica,icb,icc為功率繞組三相電流測量值，icd,icq同步旋轉坐標系下控制繞組電流的dq分量,θslip＝θp-pθr,p為電機極對數，θr為轉子位置角，可以直接測量；控制繞組電流環指令分別滿足：icd*＝-ipd,icq*＝-ipq,其中icd*，icq*分別為控制繞組電流dq分量指令值。進一步地，本發明的步驟S3中實時檢測無刷雙饋發電機控制繞組電流的方法具體為：將控制繞組電流的幅值與控制繞組額定電流的2倍進行比較，如果控制繞組電流幅值大于或等于控制繞組額定電流的2倍，則重復步驟2，如果控制繞組電流幅值小于控制繞組額定電流的2倍，則根據電網電壓的跌落深度，計算出應該向電網注入的無功電流的大小，并將其作為控制繞組電流環指令，通過機側變流器向電網注入無功電流幫助電網電壓的恢復。進一步地，本發明的步驟S1中電網電壓的幅值與電網電壓幅值的給定值進行比較的方法具體為：將計算出的電網電壓的幅值與電網電壓幅值的給定值進行比較，如果電網電壓幅值大于或等于563×(1-10％)V，則表明電網電壓正常，繞線式無刷雙饋風力發電機按照正常的控制策略運行，如果電網電壓幅值小于563×(1-10％)V，則表明電網出現了故障，電網電壓出現了跌落，同時計算出電網電壓跌落深度。進一步地，本發明的電網電壓跌落深度的計算公式為：D=UA-testUA-ref]]>其中，D為電網電壓跌落深度，0.1≤D≤0.9；UA-test為電網電壓幅值的實際值；UA-ref為電網電壓幅值的給定值。進一步地，本發明的步驟S4中注入的無功電流的計算公式為：Ireactive＝2×(D-0.1)×IN其中，Ireactive為向電網注入的無功電流；D為電網電壓跌落深度，0.1≤D≤0.9；IN為風力發電機組額定電流。本發明產生的有益效果是：本發明的繞線式無刷雙饋風力發電機組的低電壓穿越方法，采用軟件來實現低電壓穿越，不需要額外增加硬件電路對變流器進行保護，大大減小了繞線式無刷雙饋發電機系統的成本；本方法在故障期間根據電網電壓跌落的深度，通過發電機向電網注入無功電流來幫助電網電壓的恢復，極大的提高了繞線式無刷雙饋風力發電機低電壓穿越能力；采用軟件進行低電壓穿越，避免了采用額外增加硬件電路來實現低電壓穿越過程中從電網吸收大量的無功功率，因而與額外增加硬件電路來實現故障穿越的方案相比，更有利于幫助電網電壓的恢復；并且本方法采用軟件來實現低電壓穿越，與額外增加硬件電路來實現故障穿越的方案相比，控制方式更為靈活、方便，不存在硬件電路的切換，在低電壓穿越過程中，機側變流器一直在工作，沒有失控。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：圖1是本發明實施例的方法流程圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。如圖1所示，本發明實施例的繞線式無刷雙饋風力發電機組的低電壓穿越方法，包括以下步驟：S1、電網電壓幅值和跌落深度計算：對電網電壓進行實時檢測，并實時計算出其幅值，將計算出的電網電壓的幅值與電網電壓幅值的給定值進行比較，如果電網電壓幅值大于或等于電網電壓幅值的給定，則表明電網電壓正常，繞線式無刷雙饋風力發電機按照正常的控制策略運行；如果電網電壓幅值小于電網電壓幅值的給定，則表明電網出現了故障，電網電壓出現了跌落，同時計算出電網電壓跌落深度；S2、如果電網出現了跌落，則將發電機的控制策略從正常控制策略切換到低電壓穿越控制策略；S3、實時檢測無刷雙饋發電機控制繞組電流，將控制繞組電流的幅值與控制繞組額定電流的閾值進行比較，如果控制繞組電流幅值大于或等于控制繞組額定電流的閾值，則執行步驟S2；如果控制繞組電流幅值小于控制繞組額定電流的閾值，根據電網電壓的跌落深度，計算出應該向電網注入的無功電流的大小，并將其作為控制繞組電流環指令，通過機側變流器向電網注入無功電流幫助電網電壓的恢復；S4、對電網電壓進行實時檢測，并實時計算出其幅值，將計算出的電網電壓的幅值與電網電壓幅值的給定值進行比較，如果電網電壓幅值小于電網電壓幅值的給定，則表明電網故障仍未消失，則執行步驟S3；如果電網電壓幅值大于或等于電網電壓幅值的給定，則表明電網故障已經消失，電壓恢復正常，則執行步驟S5；S5、實時檢測無刷雙饋發電機控制繞組電流，將控制繞組電流的幅值與控制繞組額定電流的閾值進行比較，如果控制繞組電流幅值大于或等于控制繞組額定電流的閾值，則執行步驟S2；如果控制繞組電流幅值小于控制繞組額定電流的閾值，則將繞線式無刷雙饋發電機的低電壓穿越控制策略切換到正常的控制策略。步驟S2中低電壓穿越控制策略具體為：低電壓穿越控制策略采用控制繞組電流環進行控制，實時檢測無刷雙饋發電機功率繞組電流和控制繞組電流，并將功率繞組電流和控制繞組電流進行坐標變換，變換到同步旋轉坐標系下得到其dq分量，將功率繞組電流dq分量取反后作為控制繞組電流環指令，從而對控制繞組過電流進行抑制。功率繞組電流dq分量的計算公式為：ipdipq=23cos(θp)cos(θp-2π3)cos(θp+2π3)-sin(θp)-sin(θp-2π3)-sin(θp+2π3)ipaipbipc]]>其中，ipa,ipb,ipc為功率繞組三相電流測量值，ipd,ipq同步旋轉坐標系下功率繞組電流的dq分量,θp為功率繞組磁鏈角，由鎖相環得到；控制繞組電流dq分量的計算公式為：icdicq=23cos(θslip)cos(θslip-2π3)cos(θslip+2π3)-sin(θslip)-sin(θslip-2π3)-sin(θslip+2π3)icaicbicc]]>ica,icb,icc為功率繞組三相電流測量值，icd,icq同步旋轉坐標系下控制繞組電流的dq分量,θslip＝θp-pθr,p為電機極對數，θr為轉子位置角，可以直接測量；控制繞組電流環指令分別滿足：icd*＝-ipd,icq*＝-ipq,其中icd*，icq*分別為控制繞組電流dq分量指令值。步驟S3中實時檢測無刷雙饋發電機控制繞組電流的方法具體為：將控制繞組電流的幅值與控制繞組額定電流的2倍進行比較，如果控制繞組電流幅值大于或等于控制繞組額定電流的2倍，則重復步驟2，如果控制繞組電流幅值小于控制繞組額定電流的2倍，則根據電網電壓的跌落深度，計算出應該向電網注入的無功電流的大小，并將其作為控制繞組電流環指令，通過機側變流器向電網注入無功電流幫助電網電壓的恢復。在本發明的另一個具體實施例中，該方法包括以下步驟：步驟1，對電網電壓進行實時檢測，并實時計算出其幅值，將計算出的電網電壓的幅值與電網電壓幅值的給定值進行比較，如果電網電壓幅值大于或等于563×(1-10％)V，則表明電網電壓正常，繞線式無刷雙饋風力發電機按照正常的控制策略運行，如果電網電壓幅值小于563×(1-10％)V，則表明電網出現了故障，電網電壓出現了跌落，同時計算出電網電壓跌落深度；其計算公式如下：D=UA-testUA-ref]]>其中，D為電網電壓跌落深度，0.1≤D≤0.9；UA-test為電網電壓幅值的實際值；UA-ref為電網電壓幅值的給定值。步驟2，如果電網出現了跌落，則將發電機的控制策略從正常控制策略切換到低電壓穿越控制策略，低電壓穿越控制策略采用控制繞組電流環進行控制，實時檢測無刷雙饋發電機功率繞組電流和控制繞組電流，并將功率繞組電流和控制繞組電流進行坐標變換，變換到同步旋轉坐標系下得到其dq分量，將功率繞組電流dq分量取反后作為控制繞組電流環指令，從而對控制繞組過電流進行抑制。步驟3，實時檢測無刷雙饋發電機控制繞組電流，將控制繞組電流的幅值與控制繞組額定電流的2倍進行比較，如果控制繞組電流幅值大于或等于控制繞組額定電流的2倍，則重復步驟2，如果控制繞組電流幅值小于控制繞組額定電流的2倍，則根據步驟1中所計算的電網電壓的跌落深度，計算出應該向電網注入的無功電流的大小，并將其作為控制繞組電流環指令，通過機側變流器向電網注入無功電流幫助電網電壓的恢復。注入的無功電流的計算公式如下：Ireactive＝2×(D-0.1)×IN其中，Ireactive為向電網注入的無功電流；D為電網電壓跌落深度，0.1≤D≤0.9；IN為風力發電機組額定電流。步驟4，對電網電壓進行實時檢測，并實時計算出其幅值，將計算出的電網電壓的幅值與電網電壓幅值的給定值進行比較，如果電網電壓幅值小于電網電壓幅值的給定，則表明電網故障仍未消失，則重復步驟3；如果電網電壓幅值大于或等于電網電壓幅值的給定，則表明電網故障已經消失，電壓恢復正常，則執行步驟5。步驟5，實時檢測無刷雙饋發電機控制繞組電流，將控制繞組電流的幅值與控制繞組額定電流的2倍進行比較，如果控制繞組電流幅值大于或等于控制繞組額定電流的2倍，則重復步驟2，如果控制繞組電流幅值小于控制繞組額定電流的2倍，則將繞線式無刷雙饋發電機的低電壓穿越控制策略切換到正常的控制策略。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。當前第1頁1 2 3