基于儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行控制技術(shù)，具體設(shè)及一種基于儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電 機(jī)組自啟動(dòng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)互聯(lián)程度的不斷提高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜化，再加上采用遠(yuǎn)距離輸電，沖 擊負(fù)荷增加，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定受到極大挑戰(zhàn)。雖然近年來(lái)電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與可 靠性得到了很大提高，但是還是很難避免在遭受嚴(yán)重故障時(shí)可能產(chǎn)生的大面積停電事故。 因此，在發(fā)生大停電W后，備用能源需要參與到系統(tǒng)的黑啟動(dòng)過(guò)程中。
[0003] 因?yàn)殡p饋發(fā)電機(jī)組值Oiible-FedInductionGenerator,簡(jiǎn)稱DFIG)具有變速恒 頻、有功無(wú)功分開(kāi)控制的特點(diǎn)，使得其成為是當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)的主流配置機(jī)型。過(guò)去由于風(fēng)電機(jī) 組低電壓穿越能力差W及電壓、頻率易于變化的原因，一般不將風(fēng)電機(jī)組作為黑啟動(dòng)電源 點(diǎn)?，F(xiàn)在，先進(jìn)的技術(shù)W及更好的控制系統(tǒng)使得風(fēng)電系統(tǒng)參與電網(wǎng)黑啟動(dòng)成為可能。風(fēng)電 機(jī)組在網(wǎng)側(cè)失壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)則是風(fēng)電機(jī)組黑啟動(dòng)的關(guān)鍵。本專利提出了一種基于儲(chǔ) 能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)控制技術(shù)，使得雙饋異步風(fēng)電機(jī)組在網(wǎng)側(cè)失壓的條件下 實(shí)現(xiàn)可W自啟動(dòng)，從而有可能參與大停電后的黑啟動(dòng)過(guò)程。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)能力存在 的不足，提供一種基于儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)控制方法。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)控制方法，具 體包括W下步驟：
[000引1)當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓故障時(shí)，雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)控制器斷開(kāi)網(wǎng)側(cè)負(fù)荷，向 直流電容兩端并入儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)向直流電容充電并保持自啟動(dòng)前期電容電壓的穩(wěn) 定；同時(shí)控制器向轉(zhuǎn)子側(cè)變流器W及定子側(cè)變流器發(fā)出逆變指令，采用PV電壓控制策略， 保證風(fēng)機(jī)出口側(cè)電壓恒定W及直流側(cè)電容電壓恒定；
[0007]。風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)初期，控制器持續(xù)對(duì)于系統(tǒng)電壓進(jìn)行檢測(cè)，在網(wǎng)側(cè)電壓達(dá)到額定電 壓的控制范圍W后，接入系統(tǒng)負(fù)荷，同時(shí)啟動(dòng)頻率控制器，進(jìn)一步對(duì)風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)頻率進(jìn) 行控制，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在額定頻率W內(nèi)；
[0008] 3)控制器檢測(cè)到系統(tǒng)頻率電壓穩(wěn)定后，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并斷開(kāi)儲(chǔ)能系統(tǒng)?？刂破魍?過(guò)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制模式，將控制目標(biāo)為網(wǎng)側(cè)輸出電壓恒定的PV電壓控制策略轉(zhuǎn) 為控制目標(biāo)為網(wǎng)側(cè)負(fù)荷恒定的PQ功率控制策略，從而實(shí)現(xiàn)雙饋異步風(fēng)電系統(tǒng)帶負(fù)荷的穩(wěn) 定運(yùn)行，風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。
[0009] 所述步驟1)中，在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)初期，為了建立滿足電網(wǎng)運(yùn)行要求的電壓，風(fēng)電 機(jī)組PV電壓控制策略為：
[0010] 雙饋異步風(fēng)電機(jī)組采用定子電壓定向技術(shù)W及有功無(wú)功解禪控制技術(shù)，其有功無(wú) 功的輸出主要依賴于對(duì)于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制，自啟動(dòng)控制器采用PV控制模式，其轉(zhuǎn)子電 流參考值如下： （戶-0+/、,"](戶成
[0011] * * f , -U^ + K"\{U -UJdt
[0012] 其中，P\If為風(fēng)電機(jī)組有功功率、電壓參考值；P g為風(fēng)電機(jī)組輸出有功功率，U g為 風(fēng)電機(jī)組輸出電壓；kfpp、kfpl分別為有功功率控制器的比例、積分系數(shù)；k "p、k"l分別為電壓 控制器的比例、積分系數(shù)；C、C分別為t q軸的轉(zhuǎn)子電流參考值，
[001引為了消除靜差，引入積分環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子電流控制器：
[0014]
[001引其中，
4、萌分別為軸的轉(zhuǎn)子電流參考值，kirp、kw分別為轉(zhuǎn)子 電流控制器的比例、積分系數(shù)，
[0016] 在考慮定子磁鏈變化的條件下，還需增加附加控制項(xiàng)：
[0017]
[001引其中，Rf、Lf分別為風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子電抗；R g、Lg分別定子電阻和定子電 抗；Lm為勵(lì)磁電抗；W slip為滑差角速度，W 1為同步角速度；4 sd、4 sq分別為定子d、q軸磁 鏈，
[001引最終，自啟動(dòng)控制器采用PV控制模式，轉(zhuǎn)子變流器所需輸出的參考電壓值如下： 午細(xì)礎(chǔ)
[0020] * ,, =",v+A"巧
[002。 其中，心和為轉(zhuǎn)子變流器的參考電壓值信號(hào)，u'td和Utq為轉(zhuǎn)子電流控制器輸 出信號(hào)，A Urd和A Ur為轉(zhuǎn)子電流控制器附加控制項(xiàng)。
[0022] 所述步驟2)中，在風(fēng)電機(jī)組電壓建立后，為了保證輸出電壓頻率穩(wěn)定，對(duì)風(fēng)電機(jī) 組自啟動(dòng)頻率進(jìn)行控制的方法為：
[0023] 頻率控制器由轉(zhuǎn)速控制器和附加頻率控制器組成，其中轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì)如下：
[0024] /^ =A"',(彷-汾S) +A",J (汾;-彷S
[00巧]其中，P:,碼，￡0；分別為風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速控制器參考值、定子測(cè)量轉(zhuǎn)速、定子轉(zhuǎn)速計(jì) 算值，由輸入量Ps輸入至P-O曲線中產(chǎn)生，P-O曲線功能模塊由機(jī)組的功率轉(zhuǎn)速特性 決定；
[0026] 風(fēng)電機(jī)組通過(guò)控制有功功率輸出來(lái)控制頻率，附加頻率控制器的設(shè)計(jì)如下：
[0027]
[002引其中，分別為風(fēng)電機(jī)組輸出電壓頻率W及頻率參考值；k fpi、kfp2、kfii、kfi2為 附件頻率控制器的比例系數(shù)W及積分系數(shù)，
[0029] 最終，風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)頻率控制器給出轉(zhuǎn)子變流器的有功功率參考值為：
[0030] 廬二巧+磚1-唉
[003。 其中，巧為轉(zhuǎn)速控制器輸出信號(hào)，與1和與2為附加頻率控制器輸出信號(hào)。
[0032] 所述步驟（3)中，在風(fēng)電機(jī)組電壓頻率穩(wěn)定后，自啟動(dòng)控制器采取的具體步驟為：
[0033] 1)考察風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)運(yùn)行中電壓偏差值A(chǔ)巧=巧-￡4/ W及頻率偏差值 A/;' = /;-知，若滿足W及AK <5,胃的條件，則轉(zhuǎn)入步驟。.
[0034] ?？疾祜L(fēng)機(jī)直流側(cè)電壓偏差值M4 =成-均.，若滿足A時(shí)胃，則認(rèn)定直流 電壓側(cè)恒定，并斷開(kāi)儲(chǔ)能系統(tǒng)，轉(zhuǎn)入步驟3).
[0035] 3)系統(tǒng)記錄風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)刻有功功率參考值Pt%并計(jì)算出相應(yīng)的無(wú)功功 率參考值沒(méi)，涼統(tǒng)由PV控制模式轉(zhuǎn)為PQ控制模式，其控制器設(shè)計(jì)如下： Cd=KJP' -P'、+Kp,l少-PJ泌
[0036] I * * > * I';, =M0 J (()-()、'成
[0037] 其中，krpp、krpi為PQ功率控制器的比例、積分參數(shù)，
[0038] 有功和無(wú)功功率參考值分別由先前口￥控制模式下的參考值給出，即P t% 貧二《，風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)控制結(jié)束。
[003引有益效果：在雙饋異步風(fēng)電機(jī)組的自啟動(dòng)過(guò)程中，考慮到風(fēng)電系統(tǒng)出口側(cè)電壓變 化較大，采用計(jì)及定子電壓與磁鏈變化的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組模型，使得風(fēng)電機(jī)組的自啟動(dòng) 控制更加有效；同時(shí)為了保證自啟動(dòng)控制過(guò)程中的電壓頻率穩(wěn)定，在雙饋異步風(fēng)電機(jī)組有 功無(wú)功解禪控制的基礎(chǔ)上，采用了電壓控制器W及頻率附加控制器W保證電壓質(zhì)量。雙饋 異步風(fēng)電機(jī)組在儲(chǔ)能系統(tǒng)W及自啟動(dòng)控制方法的作用下實(shí)現(xiàn)了單機(jī)帶負(fù)荷自啟動(dòng)，并保證 了自身電壓W及頻率的穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的總體框圖。
[0041] 圖2為實(shí)施例的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組單機(jī)帶負(fù)荷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0042] 圖3為雙饋異步風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變流器控制框圖。
[0043] 圖4為雙饋異步風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制框圖。
[0044] 圖5為雙饋異步風(fēng)電機(jī)組頻率控制器控制框圖
[0045] 圖6為實(shí)施例的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)電壓圖。
[0046] 圖7為實(shí)施例的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)頻率圖。
[0047] 圖8為實(shí)施例的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)輸出有功功率圖。
[0048] 圖9為實(shí)施例的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)輸出無(wú)功功率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施 例。
[0050] 如圖1所示，本發(fā)明的基于儲(chǔ)能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)控制技術(shù)具體包 括W下步驟：
[005。（1)當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓故障時(shí)，雙饋異步風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)控制器斷開(kāi)網(wǎng)側(cè)負(fù)荷，向 直流電容兩端并入儲(chǔ)能系統(tǒng)，向其充電并保持自啟動(dòng)前期電容電壓的穩(wěn)定；同時(shí)控制器向 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器W及定子側(cè)變流器發(fā)出逆變指令，采用PV電壓控制策略，保證風(fēng)機(jī)出口側(cè)電 壓恒定W及直流側(cè)電容電壓恒定。
[005引似風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)初期，控制器持續(xù)對(duì)于系統(tǒng)電壓進(jìn)行檢測(cè)，在網(wǎng)側(cè)電壓達(dá)到額定電 壓的控制范圍W后，接入系統(tǒng)負(fù)荷，同時(shí)啟動(dòng)頻率控制器，進(jìn)一步對(duì)風(fēng)電機(jī)組自啟動(dòng)頻率進(jìn) 行控制，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在額定頻率W內(nèi)。
[0053] (3)控制器檢測(cè)到系統(tǒng)