頻率電壓穩(wěn)定后，系統(tǒng)穩(wěn)定運行并斷開儲能系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為PQ 功率控制模式穩(wěn)定運行，風(fēng)電機組自啟動過程結(jié)束。
[0054] 實施例：下面W雙饋異步風(fēng)電機組單機系統(tǒng)為實施例來詳細說明本發(fā)明。
[00巧]如圖2所示，雙饋異步風(fēng)電機組在網(wǎng)側(cè)沒有電壓支撐的情況下孤島運行，實現(xiàn)自 啟動并帶負荷運行。其中，風(fēng)電機組的額定電壓為575V，額定容量為1. 5MVA，額定頻率為 50HZ。單機系統(tǒng)帶感性負載的額定功率為0. 6MW，機端提供無功支撐的電容額定無功功率為 0.SMvar。雙饋異步風(fēng)電機組轉(zhuǎn)子電阻為Rf= 0.Ol化U，轉(zhuǎn)子電抗Lf= 0. 16pu;定子電阻為 Rs二0. 02化U,走子電抗為LS二0.ISpu;勵磁電抗為Lm二2. 9pu;慣性系數(shù)為H= 0. 09526 ; 網(wǎng)側(cè)變流器進線電阻為Rg= 0. 00化U，進線電抗為Lg= 0. 00091PU。雙饋異步風(fēng)電機組的 P-CO曲線由表1數(shù)據(jù)插值生成。在自啟動過程中，認為風(fēng)速恒定且風(fēng)速為V= 12m/s。在 MTLABSIMULINK平臺中搭建如圖2所示的模型并仿真運行。
[0056] 表1雙饋異步風(fēng)電機組P-O曲線
[0057]

[0058] 本實施例通過=個步驟實現(xiàn)雙饋異步風(fēng)電機組的自啟動。
[0059] (1)控制系統(tǒng)向雙饋異步風(fēng)電機組控制器發(fā)出自啟動指令，雙饋異步風(fēng)電機組自 啟動控制器斷開網(wǎng)側(cè)負荷，向直流電容兩端并入儲能系統(tǒng)，向其充電并保持自啟動前期電 容電壓的穩(wěn)定；同時控制器向轉(zhuǎn)子側(cè)變流器W及定子側(cè)變流器發(fā)出逆變指令，如圖3和4所 示，采用PV電壓控制策略，該控制策略如圖3所示，控制策略保證風(fēng)機出口側(cè)電壓恒定W及 直流側(cè)電容電壓恒定。
[0060] (2)風(fēng)機自啟動初期，系統(tǒng)持續(xù)檢測電網(wǎng)電壓，當(dāng)檢測到電網(wǎng)側(cè)電壓已經(jīng)建立，即 滿足|lf-U」< ￡m。藻件。此時接入系統(tǒng)負荷，同時啟動頻率控制器，頻率控制策略如圖5 所示，頻率控制器進一步對風(fēng)電機組自啟動頻率進行控制，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在額定頻率 W內(nèi)。
[0061] 做在頻率電壓控制恒定W后，考察風(fēng)機自啟動運行中電壓偏差值A(chǔ)巧=巧-? W及頻率偏差值媒二方-乂分，若滿足卸'<￡細^及的條件，則進一步.考察 風(fēng)機直流側(cè)電壓偏差值M4=的.-的.，若滿足AC^ <相胃，則認定直流電壓側(cè)恒定，并斷 開儲能系統(tǒng)。系統(tǒng)記錄風(fēng)電機組穩(wěn)定運行時刻有功功率參考值Pt%并計算出相應(yīng)的無功功 率參考值經(jīng)，系統(tǒng)由PV控制模式轉(zhuǎn)為PQ控制模式，其中有功和無功功率參考值分別由先前 PV控制模式下的參考值給出，即P*=Pt*，公.風(fēng)電機組自啟動控制結(jié)束。
[0062] 如圖6所示，在風(fēng)電機組啟動初期，機端電壓為零，在1. 5sW后，風(fēng)電機組在PV控 制模式，迅速增發(fā)無功W建立滿足電網(wǎng)運行要求的電壓，并在電壓控制模式下迅速穩(wěn)定在 1.化U，為后續(xù)并入負荷W及頻率控制提供保障。
[006引如圖7所示，在風(fēng)電機組成功建立電壓后，頻率控制器開始對于系統(tǒng)頻率進行糾 正，由于風(fēng)電機組轉(zhuǎn)子慣性大，響應(yīng)速度較慢，在3. 5sW后，頻率控制器將系統(tǒng)頻率控制在 額定頻率范圍內(nèi)。
[0064] 如圖8和圖9所示，在風(fēng)機啟動初期，在PV控制模式W及頻率控制器的雙重作用 下，系統(tǒng)輸出功率變化W調(diào)控頻率，最終穩(wěn)定在0. 6MW;同時，在電壓建立的過程中，風(fēng)電機 組輸出無功W穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。在4s后頻率穩(wěn)定，同時系統(tǒng)輸出的有功W及無功功率穩(wěn)定， 轉(zhuǎn)為PQ控制模式，系統(tǒng)自啟動過程結(jié)束。
【主權(quán)項】
1. 一種基于儲能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機組自啟動控制方法，其特征在于：該方法包括 以下步驟： 1) 當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓故障時，雙饋異步風(fēng)電機組自啟動控制器斷開網(wǎng)側(cè)負荷，向直流 電容兩端并入儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)向直流電容充電并保持自啟動前期電容電壓的穩(wěn)定；同 時控制器向轉(zhuǎn)子側(cè)變流器以及定子側(cè)變流器發(fā)出逆變指令，采用PV電壓控制策略，保證風(fēng) 機出口側(cè)電壓恒定以及直流側(cè)電容電壓恒定； 2) 風(fēng)機自啟動初期，控制器持續(xù)對于系統(tǒng)電壓進行檢測，在網(wǎng)側(cè)電壓達到額定電壓的 控制范圍以后，接入系統(tǒng)負荷，同時啟動頻率控制器，進一步對風(fēng)電機組自啟動頻率進行控 制，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在額定頻率以內(nèi)； 3) 控制器檢測到系統(tǒng)頻率電壓穩(wěn)定后，系統(tǒng)穩(wěn)定運行并斷開儲能系統(tǒng)。控制器通過轉(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)負荷恒定的PQ功率控制策略，從而實現(xiàn)雙饋異步風(fēng)電系統(tǒng)帶負荷的穩(wěn)定運 行，風(fēng)電機組自啟動過程結(jié)束。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機組自啟動控制方法，其特征 在于所述步驟1)中，在風(fēng)電機組啟動初期，為了建立滿足電網(wǎng)運行要求的電壓，風(fēng)電機組 PV電壓控制策略為： 雙饋異步風(fēng)電機組采用定子電壓定向技術(shù)以及有功無功解耦控制技術(shù)，其有功無功的 輸出主要依賴于對于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制，自啟動控制器采用PV控制模式，其轉(zhuǎn)子電流參 考值如下：其中，P'If為風(fēng)電機組有功功率、電壓參考值；P s為風(fēng)電機組輸出有功功率，U s為風(fēng)電 機組輸出電壓；、!^汾別為有功功率控制器的比例、積分系數(shù)；k "p、km分別為電壓控制 器的比例、積分系數(shù)；€4分別為d、q軸的轉(zhuǎn)子電流參考值， 為了消除靜差，引入積分環(huán)節(jié)，設(shè)計轉(zhuǎn)子電流控制器：控制器的比例、積分系數(shù)， 在考慮定子磁鏈變化的條件下，還需增加附加控制項：其中，L k分別為風(fēng)電機組轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子電抗；Rs、Ls分別定子電阻和定子電抗；Lni 為勵磁電抗；WslipS滑差角速度，《 :為同步角速度；it sd、i])sq分別為定子d、q軸磁鏈， 最終，自啟動控制器采用PV控制模式，轉(zhuǎn)子變流器所需輸出的參考電壓值如下：其中，和 < 為轉(zhuǎn)子變流器的參考電壓值信號，u\d和u\q為轉(zhuǎn)子電流控制器輸出信 號，A 和A u q為轉(zhuǎn)子電流控制器附加控制項。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機組自啟動控制方法，其特征 在于：所述步驟2)中，在風(fēng)電機組電壓建立后，為了保證輸出電壓頻率穩(wěn)定，對風(fēng)電機組自 啟動頻率進行控制的方法為： 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)計如下： K=kmp ^ +k，,} 其中，尤％ ?s，分別為風(fēng)電機組轉(zhuǎn)速控制器參考值、定子測量轉(zhuǎn)速、定子轉(zhuǎn)速計算 值，ft(由輸入量Ps輸入至Pi曲線中產(chǎn)生，P-co曲線功能模塊由機組的功率轉(zhuǎn)速特性決 定； 風(fēng)電機組通過控制有功功率輸出來控制頻率，附加頻率控制器的設(shè)計如下：其中，fs、fraf分別為風(fēng)電機組輸出電壓頻率以及頻率參考值；k fpl、kfp2、kfll、kfl2為附件 頻率控制器的比例系數(shù)以及積分系數(shù)， 最終，風(fēng)機自啟動頻率控制器給出轉(zhuǎn)子變流器的有功功率參考值為： ，=€+4一2 其中，巧為轉(zhuǎn)速控制器輸出信號，巧i和^2為附加頻率控制器輸出信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機組自啟動控制技術(shù)，其特征 在于：所述步驟（3)中，在風(fēng)電機組電壓頻率穩(wěn)定后，自啟動控制器采取的具體步驟為： 1) 考察風(fēng)機自啟動運行中電壓偏差值aW 以及頻率偏差值4/T = //-/<，_ 若滿足4/： <以及AM < ?；_.的條件，則轉(zhuǎn)入步驟2)? 2) 考察風(fēng)機直流側(cè)電壓偏差值= ，若滿足<1胃，則認定直流電壓 側(cè)恒定，并斷開儲能系統(tǒng)，轉(zhuǎn)入步驟3). 3)系統(tǒng)記錄風(fēng)電機組穩(wěn)定運行時刻有功功率參考值Zf，并計算出相應(yīng)的無功功率參 考值泛，系統(tǒng)由PV控制模式轉(zhuǎn)為PQ控制模式，其控制器設(shè)計如下：其中，k_、為PQ功率控制器的比例、積分參數(shù)， 有功和無功功率參考值分別由先前PV控制模式下的參考值給出，即 夕=If, P =P，風(fēng)電機組自啟動控制結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于儲能系統(tǒng)的雙饋異步風(fēng)電機組自啟動控制方法，具體包括以下步驟：(1)當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓故障時，雙饋異步風(fēng)電機組自啟動控制器斷開網(wǎng)側(cè)負荷，向直流電容兩端并入儲能系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)向直流電容充電，控制系統(tǒng)采用PV電壓控制策略，(2)在網(wǎng)側(cè)電壓達到額定電壓的控制范圍以后，接入系統(tǒng)負荷，同時啟動頻率控制器，進一步對風(fēng)電機組自啟動頻率進行控制，保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在額定頻率以內(nèi)。(3)控制器檢測到系統(tǒng)頻率電壓穩(wěn)定后，系統(tǒng)穩(wěn)定運行并斷開儲能系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為PQ功率控制模式穩(wěn)定運行，風(fēng)電機組自啟動過程結(jié)束。在儲能系統(tǒng)的直流電壓支撐下，實現(xiàn)風(fēng)電機組的自啟動以及帶負荷運行，并保證電壓以及頻率的穩(wěn)定。
【IPC分類】H02J3/38, H02J3/28, H02P21/00
【公開號】CN105140938
【申請?zhí)枴緾N201510475640
【發(fā)明人】蔣平, 馮士睿
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月5日