一種無磁鏈觀測的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雙饋風(fēng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無磁鏈觀測的雙饋風(fēng)機(jī)低電 壓穿越的控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)中風(fēng)電滲透率的提高，低電壓穿越能力已成為風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的必備要 求，即：在電網(wǎng)發(fā)生故障期間，風(fēng)電機(jī)組能保持不脫網(wǎng)持續(xù)運(yùn)行，并能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向電網(wǎng) 提供無功支撐。在各種機(jī)型中，雙饋風(fēng)機(jī)G)oublyfedinductiongenerator，DFIG)因其 變速恒頻運(yùn)行且勵磁變流器容量小等優(yōu)點(diǎn)而成為主力機(jī)型，但其低電壓穿越難度要遠(yuǎn)高于 其它機(jī)組。這是由于電網(wǎng)故障時(shí)的轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)電動勢（Electromotiveforce，EMF)會遠(yuǎn)高 于直流母線電壓，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器（Rotor-sideconverter，RSC)無法輸出足夠高的電壓來維 持對雙饋風(fēng)機(jī)的控制。
[0003] 就勵磁控制而言，雙饋機(jī)組在低電壓穿越時(shí)面臨著兩大類問題：一是變流器的生 存，即轉(zhuǎn)子側(cè)變流器過流及直流母線過壓；二是機(jī)組端口特性的優(yōu)化，比如抑制電磁轉(zhuǎn)矩脈 動或提供動態(tài)無功支撐等。目前，最常見方案是利用撬棒（Crowbar)來提供故障電流通路， 從而避免變流器過壓過流。但撬棒投入后，雙饋機(jī)組退化為常規(guī)鼠籠型電機(jī)而失去可控性， 并且會從電網(wǎng)吸收大量無功，此外，還存在明顯的電磁轉(zhuǎn)矩脈動。為獲得較好的暫態(tài)特性， 一些學(xué)者提出了在定子側(cè)串入附加電阻或動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器（DVR)等方案來支撐定子端電 壓，從而減小轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)電動勢以緩解變流器壓力。然而，這些方案都需要新增硬件，進(jìn)而 增加了系統(tǒng)的硬件成本并降低了可靠性。
[0004] 另一類方案是通過優(yōu)化變流器的勵磁控制來提高現(xiàn)有硬件利用率，進(jìn)而來提高雙 饋型風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力。其中，部分方法是立足于改進(jìn)內(nèi)環(huán)控制器，包括在電流內(nèi) 環(huán)中引入非線性控制器、魯棒控制器等改進(jìn)的誤差調(diào)節(jié)器、以及EMF前饋和虛擬阻抗等前 饋方案。它們都有利于計(jì)算出抑制EMF擾動的勵磁電壓需求，從而提高RSC輸出電壓來抑 制故障電流。但是，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生深度故障時(shí)，EMF將遠(yuǎn)高于直流母線電壓，即使控制器算出 了上述電壓需求，RSC也無法實(shí)際輸出，從而失去其預(yù)期功能。另外，其他方案將避免過壓 過流作為首要控制目標(biāo)，通過疏導(dǎo)故障電流來降低轉(zhuǎn)子電壓需求以維持系統(tǒng)可控。不僅更 能充分利用RSC容量抑制過壓過流，同時(shí)還可在一定程度上改善端口特性。比如，滅磁控制 利用轉(zhuǎn)子電流來抵消定子磁鏈中的暫態(tài)和負(fù)序分量，可大幅降低RSC電壓輸出要求以維持 系統(tǒng)可控。磁鏈跟蹤控制讓轉(zhuǎn)子磁鏈跟蹤定子磁鏈，利用DFIG的磁鏈電流約束來抑制RSC 過流，同時(shí)還能消除電磁轉(zhuǎn)矩脈動。但是，這類方法都需要定子磁鏈觀測來生成暫態(tài)控制指 令，其中滅磁控制還需相序分離環(huán)節(jié)。而磁鏈觀測需要準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)，電網(wǎng)故障后電壓電 流的劇烈變化會導(dǎo)致電阻和電感偏離其正常工況值；此外，磁鏈觀測器中用來抑制采樣零 漂積累誤差的濾波器，也會濾除定子電流中的暫態(tài)直流分量，兩者都會影響到磁鏈觀測的 準(zhǔn)確性。因上述方案是利用磁鏈觀測值來生成控制指令，觀測誤差會直接影響這些方法的 有效性；而如果采用一些特殊方案提高觀測精度，又會進(jìn)一步增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中各種低電壓穿越的勵磁控制方 法均需要磁鏈觀測環(huán)節(jié)來生成指令的不足，提出了一種無磁鏈觀測的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越 的控制方法及系統(tǒng)，能適用于穿越深度電網(wǎng)故障、無需磁鏈觀測、且簡單可行。
[0006] 本發(fā)明提供了一種無磁鏈觀測的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越的控制方法，當(dāng)檢測到電網(wǎng) 故障時(shí)，控制轉(zhuǎn)子電流按照比例直接跟蹤定子電流，同時(shí)在轉(zhuǎn)子電流指令中再注入與故 障后定子電壓相關(guān)的正序基波補(bǔ)償量來提供動態(tài)無功支撐；其中<￥，L為轉(zhuǎn)子自 Lr 感，Lm為定子與轉(zhuǎn)子之間的互感。
[0007] 更進(jìn)一步地，所述控制轉(zhuǎn)子電流按照比例直接跟蹤定子電流具體為：
[0008] 采集雙饋電機(jī)的定子電流信號Isabc;
[0009] 通過坐標(biāo)變換將三相靜止坐標(biāo)系下的定子電流信號Isab。變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 下的定子d軸電流IsdPq軸電流IS(1;
[0010] 將定子d軸電流UPq軸電流Isq分別乘以系數(shù)-k,作為轉(zhuǎn)子d軸電流指令基本 項(xiàng)、q軸電流指令基本項(xiàng)
[0011] 更進(jìn)一步地，所述正序基波補(bǔ)償量的獲取方法包括：
[0012]采集雙饋電機(jī)的定子電壓信號usab。和定子電流信號Isab。；
[0013] 通過坐標(biāo)變換，將三相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓信號usab。變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 下的定子d軸電壓Usd、q軸電壓Usq;將三相靜止坐標(biāo)系下的定子電流信號Isab。變換為兩相 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子d軸電流Isd、q軸電流IS(1;
[0014] 根據(jù)所述定子d軸電壓Usd、q軸電壓US(1和所述定子d軸電流Isd、q軸電流IS(1獲 得d軸正序基波補(bǔ)償量13(1和q軸正序基波補(bǔ)償量Iaq。
[0015] 更進(jìn)一步地，所述正序基波補(bǔ)償邏
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無磁鏈觀測的雙饋風(fēng)機(jī)低電壓穿越的控制方法，其特征在于，當(dāng)檢測到電網(wǎng)故 障時(shí)，控制轉(zhuǎn)子電流按照比例直接跟蹤定子電流，同時(shí)在轉(zhuǎn)子電流指令中再注入與故障 后定子電壓相關(guān)的正序基波補(bǔ)償量來提供動態(tài)無功支撐；其中
I L為轉(zhuǎn)子自 感，Lm為定子與轉(zhuǎn)子之間的互感。
2. 如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制轉(zhuǎn)子電流按照比例直接跟 蹤定子電流具體為： 采集雙饋電機(jī)的定子電流信號Isab。； 通過坐標(biāo)變換將三相靜止坐標(biāo)系下的定子電流信號Isab。變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的 定子d軸電流IjP q軸電流I sq; 將定子d軸電流IjP q軸電流I sq分別乘以系數(shù)_k ,作為轉(zhuǎn)子d軸電流指令基本項(xiàng) /,:n、q軸電流指令基本項(xiàng)/;2。
3. 如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述正序基波補(bǔ)償量的獲取方法包括： 采集雙饋電機(jī)的定子電壓信號Usab。和定子電流信號I sab。； 通過坐標(biāo)變換，將三相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓信號Usab。