風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制方法及控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制方法及控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)驟變故障(如暫態(tài)跌落和暫態(tài)抬升)時(shí)，風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)要能夠快速 地向電網(wǎng)補(bǔ)償所需的無(wú)功電流，W支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常，避免無(wú)功電流補(bǔ)償過(guò)慢導(dǎo)致電 網(wǎng)故障程度加深。
[0003] 現(xiàn)有的一種風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)和風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌鳂?gòu)成，其中風(fēng) 能雙饋?zhàn)兞髌鞯木W(wǎng)側(cè)變流器與電網(wǎng)連接，風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌鞯臋C(jī)側(cè)變流器與風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子側(cè)連接，風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的定子側(cè)與電網(wǎng)連接。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)對(duì)稱(chēng)驟變故障時(shí)，會(huì)在風(fēng) 能雙饋發(fā)電機(jī)的定子磁鏈中感應(yīng)出暫態(tài)直流磁鏈。特別是在電網(wǎng)出現(xiàn)較大的暫態(tài)變化時(shí)， 風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的定子側(cè)感應(yīng)出的暫態(tài)直流磁鏈將嚴(yán)重影響機(jī)側(cè)變流器的安全，甚至導(dǎo)致 機(jī)側(cè)變流器失控。
[0004] 針對(duì)運(yùn)一類(lèi)型的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，目前通常采用的控制方式為：當(dāng)風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī) 的定子電流或者轉(zhuǎn)子電流出現(xiàn)過(guò)流時(shí)，利用交流擦棒短接風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，從而衰 減風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)中的暫態(tài)磁鏈，保護(hù)風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌?，在運(yùn)一過(guò)程中，風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)W 鼠籠型感應(yīng)電機(jī)方式運(yùn)行、不能向電網(wǎng)提供無(wú)功功率的支撐;在數(shù)十毫秒之后，切除交流擦 棒，由風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌骺刂骑L(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)提供無(wú)功支撐。
[0005] 但是，基于上述控制方式，風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的無(wú)功電流的響應(yīng)速度較慢，很難達(dá)到電 網(wǎng)對(duì)稱(chēng)驟變故障時(shí)快速對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功支撐的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制方法及控制裝置，W 提高風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)驟變故障時(shí)無(wú)功電流的響應(yīng)速度，在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)驟變 故障期間，快速地向電網(wǎng)補(bǔ)充所需的無(wú)功電流。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[000引本發(fā)明公開(kāi)一種風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，所述風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)能雙饋發(fā)電 機(jī)和風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌鳎隹刂品椒òǎ?br>[0009] 檢測(cè)電網(wǎng)的交流電壓值；
[0010] 將檢測(cè)到的交流電壓值從兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到dq坐標(biāo)系下；
[0011] 利用所述交流電壓值在dq坐標(biāo)系下的正序基波分量和負(fù)序電壓值確定電網(wǎng)狀態(tài)；
[0012] 在確定電網(wǎng)發(fā)生深度對(duì)稱(chēng)跌落故障的情況下，通過(guò)交流擦棒短接所述風(fēng)能雙饋發(fā) 電機(jī)的轉(zhuǎn)子，之后監(jiān)測(cè)是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)恢復(fù)條件；
[0013] 在確定滿(mǎn)足預(yù)設(shè)恢復(fù)條件的情況下，切除交流擦棒，重啟所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌髦?的機(jī)側(cè)變流器；
[0014] 根據(jù)所述機(jī)側(cè)變流器的額定電流值和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在暫態(tài)期間的 電壓標(biāo)么值、按照第一預(yù)設(shè)算法計(jì)算所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值，根據(jù) 所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)驟變故障前的有功電流，確定所述風(fēng)能雙饋發(fā) 電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有功電流指令值；
[0015] 提取所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)定子電流中的暫態(tài)直流分量，利用提取到的暫態(tài)直流分 量對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值和有功電流指令值進(jìn)行修正，獲得無(wú)功 電流給定值和有功電流給定值；
[0016] 利用所述無(wú)功電流給定值和所述有功電流給定值對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子 進(jìn)行電流閉環(huán)控制。
[0017] 優(yōu)選的，上述控制方法中，所述利用所述交流電壓值在dq坐標(biāo)系下的正序基波分 量和負(fù)序電壓值確定電網(wǎng)狀態(tài)之后，還包括：
[0018] 在確定電網(wǎng)發(fā)生淺度對(duì)稱(chēng)驟變故障的情況下，根據(jù)所述機(jī)側(cè)變流器的額定電流值 和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在暫態(tài)期間的電壓標(biāo)么值、按照第一預(yù)設(shè)算法計(jì)算所述風(fēng)能 雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值，根據(jù)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)驟 變故障前的有功電流，確定所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有功電流指令值；
[0019] 提取所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)定子電流中的暫態(tài)直流分量，利用提取到的暫態(tài)直流分 量對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值和有功電流指令值進(jìn)行修正，獲得無(wú)功 電流給定值和有功電流給定值；
[0020] 利用所述無(wú)功電流給定值和所述有功電流給定值對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子 進(jìn)行電流閉環(huán)控制。
[0021] 優(yōu)選的，上述控制方法中，所述根據(jù)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng) 驟變故障前的有功電流，確定所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有功電流指令值，包括:將所述 風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)驟變故障前的有功電流作為所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子的有功電流指令值；
[0022] 所述根據(jù)所述機(jī)側(cè)變流器的額定電流值和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在暫態(tài)期 間的電壓標(biāo)么值、按照第一預(yù)設(shè)算法計(jì)算所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值， 包括：
[0023] 在所述電網(wǎng)發(fā)生暫態(tài)跌落時(shí)，按照公式1巧_,6:=1.3*(0.9-11。)*心確定所述風(fēng)能雙 饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值；
[0024] 在所述電網(wǎng)發(fā)生暫態(tài)抬升時(shí)，按照公式irq_ref = 1.3*( 1 . 1-11。)*心確定所述風(fēng)能雙 饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值；
[0025] 其中，irq_ref為所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值，Un為所述風(fēng)能雙饋 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在暫態(tài)期間的電壓標(biāo)么值，Ir為所述機(jī)側(cè)變流器的額定電流值。
[0026] 優(yōu)選的，上述控制方法中，所述提取所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)定子電流中的暫態(tài)直流 分量，利用提取到的暫態(tài)直流分量對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值和有功 電流指令值進(jìn)行修正，獲得無(wú)功電流給定值和有功電流給定值，包括：
[0027] 提取所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)定子電流中的暫態(tài)直流d軸分量，將所述暫態(tài)直流d軸分 量折合成轉(zhuǎn)子電流的量化值ird_s ;
[0028] 提取所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)定子電流中的暫態(tài)直流q軸分量，將所述暫態(tài)直流q軸分 量折合成轉(zhuǎn)子電流的量化值irq_s ;
[0029] 按照公式irq_re/ = irq_ref-k* ird_s對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令 值irq_ref進(jìn)行修正，獲得無(wú)功電流給定值irq_re:/ ;
[0030] 按照公式ird_re/ = ird_ref+k* irq_s對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有功電流指令 值ird_ref進(jìn)行修正，獲得有功電流給定值ird_ref/ ;
[0031] 其中，k為所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的暫態(tài)分量的阻尼增益系數(shù)。
[0032] 優(yōu)選的，上述控制方法中，在確定電網(wǎng)發(fā)生淺度對(duì)稱(chēng)驟變故障的情況下，利用所述 無(wú)功電流給定值和所述有功電流給定值對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行電流閉環(huán)控制， 包括：
[0033] 計(jì)算所述有功電流給定值ircLre/和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有功電流反饋 值ird的第一差值，計(jì)算所述無(wú)功電流給定值irq_re/和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電 流反饋值irq的第二差值；
[0034] 對(duì)所述第一差值進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)產(chǎn)生第一分量，對(duì)所述第二差值進(jìn)行比例積分 調(diào)節(jié)產(chǎn)生第二分量；
[0035] 計(jì)算所述第一分量和第一反饋量《 kirq的第=差值Urd，計(jì)算所述第二分量和第二 反饋量O kird的第一和值Urq，其中，以為所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子自感；
[0036] 對(duì)所述第=差值Urd和所述第一和值Urq進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，確定所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌?中的機(jī)側(cè)變流器在兩相靜止坐標(biāo)系下的目標(biāo)輸出電壓值；
[0037] 控制所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌髦械臋C(jī)側(cè)變流器輸出所述目標(biāo)輸出電壓值。
[0038] 優(yōu)選的，上述控制方法中，在確定電網(wǎng)發(fā)生深度對(duì)稱(chēng)驟變故障的情況下，利用所述 無(wú)功電流給定值和所述有功電流給定值對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行電流閉環(huán)控制， 包括：
[0039] 計(jì)算所述有功電流給定值ircLre/和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有功電流反饋 值ird的第一差值，計(jì)算所述無(wú)功電流給定值irq_re/和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電 流反饋值irq的第二差值；
[0040] 對(duì)所述第一差值進(jìn)行動(dòng)態(tài)比例積分調(diào)節(jié)產(chǎn)生第一分量，對(duì)所述第二差值進(jìn)行動(dòng)態(tài) 比例積分調(diào)節(jié)產(chǎn)生第二分量;其中，對(duì)所述第一差值和所述第二差值進(jìn)行動(dòng)態(tài)比例積分調(diào) 節(jié)過(guò)程中使用的比例控制參數(shù)為n沖，對(duì)所述第一差值和所述第二差值進(jìn)行動(dòng)態(tài)比例積分 調(diào)節(jié)過(guò)程中使用的積分控制參數(shù)從初始值按照預(yù)設(shè)步長(zhǎng)逐步增大至I，其中，n為暫態(tài)修正 系數(shù)、取值大于1，P為所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌髦械臋C(jī)側(cè)變流器正常運(yùn)行狀態(tài)下采用的比例控 制參數(shù)，I為所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌髦械臋C(jī)側(cè)變流器正常運(yùn)行狀態(tài)下采用的積分控制參數(shù)；
[0041] 計(jì)算所述第一分量和第一反饋量《 kirq的第=差值Urd,計(jì)算所述第二分量和第二 反饋量O kird的第一和值Urq，其中，以為所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子自感；
[0042] 對(duì)所述第=差值Urd和所述第一和值Urq進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，確定所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌?中的機(jī)側(cè)變流器在兩相靜止坐標(biāo)系下的目標(biāo)輸出電壓值；
[0043] 控制所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌髦械臋C(jī)側(cè)變流器輸出所述目標(biāo)輸出電壓值。
[0044] 本發(fā)明還公開(kāi)一種風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置，所述風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)能雙饋發(fā) 電機(jī)和風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌?，所述控制裝置包括：
[0045] 電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)電網(wǎng)的交流電壓值；
[0046] 電網(wǎng)狀態(tài)確定單元，用于將檢測(cè)到的交流電壓值從兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到dq坐標(biāo) 系下，利用所述交流電壓值在dq坐標(biāo)系下的正序基波分量和負(fù)序電壓值確定電網(wǎng)狀態(tài)；
[0047] 第一控制單元，用于在所述電網(wǎng)狀態(tài)確定單元確定電網(wǎng)發(fā)生深度對(duì)稱(chēng)跌落故障的 情況下，通過(guò)交流擦棒短接所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，之后監(jiān)測(cè)是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)恢復(fù)條件， 在確定滿(mǎn)足預(yù)設(shè)恢復(fù)條件的情況下，切除交流擦棒，重啟所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌髦械臋C(jī)側(cè)變 流器；
[0048] 第一指令值確定單元，用于在所述第一控制單元重啟所述風(fēng)能雙饋?zhàn)兞髌髦械臋C(jī) 側(cè)變流器之后，根據(jù)所述機(jī)側(cè)變流器的額定電流值和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在暫態(tài)期 間的電壓標(biāo)么值、按照第一預(yù)設(shè)算法計(jì)算所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值， 根據(jù)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)驟變故障前的有功電流，確定所述風(fēng)能雙 饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有功電流指令值；
[0049] 第一指令值修正單元，用于提取所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)定子電流中的暫態(tài)直流分 量，利用提取到的暫態(tài)直流分量對(duì)所述第一指令值確定單元確定的無(wú)功電流指令值和有功 電流指令值進(jìn)行修正，獲得無(wú)功電流給定值和有功電流給定值；
[0050] 第二控制單元，用于利用所述第一指令值修正單元獲得的無(wú)功電流給定值和所述 有功電流給定值對(duì)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行電流閉環(huán)控制。
[0化1 ] 優(yōu)選的，上述控制裝置還包括：
[0052] 第二指令值確定單元，用于在確定電網(wǎng)發(fā)生淺度對(duì)稱(chēng)驟變故障的情況下，根據(jù)所 述機(jī)側(cè)變流器的額定電流值和所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在暫態(tài)期間的電壓標(biāo)么值、按照 第一預(yù)設(shè)算法計(jì)算所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的無(wú)功電流指令值，根據(jù)所述風(fēng)能雙饋發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)子在電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)驟變故障前的有功電流，確定所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有功 電流指令值；
[0053] 第二指令值修正單元，用于提取所述風(fēng)能雙饋發(fā)電機(jī)定子電流中的暫態(tài)直流分 量，利用提取到的暫態(tài)直流分量對(duì)所述第二指令值確定單元確定的無(wú)功電流指令值和有功 電流指令值進(jìn)行修正，獲得無(wú)功電流給定值和有功電流給定值；
[0054] 第=控制單元，用于利用所述第二指