风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法与装置，该方法包括：将dq同步坐标系的d轴定向于双馈感应发电机的定子磁链矢量方向；获取双馈感应发电机的定子三相电压和电网三相电压；对定子三相电压和电网三相电压进行同步控制，得到转子电流第一参考值；对转子电流第一参考值进行延迟处理，得到转子电流第二参考值；构建速率限制环节，获取双馈感应发电机PQ控制模式的转子电流第三参考值；根据转子电流第三参考值和转子电流第二参考值对转子电流第二参考值进行调整，得到转子目标电流作为速率限制环节的输出值。该方法有效地削减双馈感应发电机在进行并网时电流突变对风力发电系统造成的冲击，提高电力设备的使用寿命。

Smooth grid-connected control method and device of doubly-fed induction generator for wind power generation system

【技术实现步骤摘要】
风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法与装置
本专利技术涉及电气控制
，尤其涉及一种风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法与装置。
技术介绍
双馈感应发电机是目前应用最为广泛的风力发电机，在风力发电系统中，风吹动风叶转动，风叶带动电机转动，但由于风速不是一成不变的，时大时小，风叶的转动速度也时快时慢，双馈感应发电机转子通过一套双向功率变换器和电网相连，通过矢量控制技术，双向功率变换器确保发电机在任何转速时都可以在额定电网频率和电网电压条件下发电。双馈感应发电机具有两种工作状态，分别为离网工作状态和并网工作状态，现有技术中，双馈感应发电机在并网过程时，通常是将离网工作状态直接切换到并网工作状态，这样在并网时很容易发生电流冲击，对风力发电系统造成很大的冲击，影响电器设备的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法与装置，能够实现双馈感应发电机的平滑并网，有效地削减电流突变对风力发电系统造成的冲击，提高电力设备的使用寿命。本专利技术实施例提供了一种风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法，包括：所述双馈感应发电机包括转子和定子，将dq同步坐标系的d轴定向于所述双馈感应发电机的定子磁链矢量方向；其中，所述风力发电系统包括定子断路器；获取所述双馈感应发电机的定子三相电压和电网三相电压；在所述双馈感应发电机并网前，即所述定子断路器断开时，对所述定子三相电压和所述电网三相电压进行同步控制，使所述定子三相电压和所述电网三相电压相等,得到转子电流第一参考值；其中,所述转子电流第一参考值包括转子d轴电流第一参考值和转子q轴电流第一参考值；对所述转子电流第一参考值进行预设第一延迟时间处理，得到转子电流第二参考值；其中，所述转子电流第二参考值包括转子d轴电流第二参考值和转子q轴电流第二参考值；构建速率限制环节，在所述定子三相电压和所述电网三相电压相等时，所述定子断路器闭合，所述双馈感应发电机进入并网阶段，经过预设第二延迟时间后，所述双馈感应发电机由同步控制模式切换为PQ控制模式，得到转子电流第三参考值；其中，所述转子电流第三参考值包括转子d轴电流第三参考值和转子q轴电流第三参考值；根据所述转子电流第三参考值和所述转子电流第二参考值，对所述转子电流第二参考值进行调整，得到转子目标电流作为所述速率限制环节的输出值。优选地，所述在所述双馈感应发电机并网前，即所述定子断路器断开时，对所述定子三相电压和所述电网三相电压进行同步控制，使所述定子三相电压和所述电网三相电压相等,得到转子电流第一参考值；其中,所述转子电流第一参考值包括转子d轴电流第一参考值和转子q轴电流第一参考值，具体包括：对所述定子三相电压和所述电网三相电压分别进行clark变换，分别得到定子电压的α轴分量、β轴分量和电网电压的α轴分量、β轴分量；对所述定子电压的α轴分量、β轴分量和所述电网电压的α轴分量、β轴分量进行预设第一运算，得到所述转子d轴电流第一参考值；对所述定子电压的α轴分量、β轴分量和所述电网电压的α轴分量、β轴分量进行预设第二运算，得到所述转子q轴电流第一参考值。优选地，所述对所述定子电压的α轴分量、β轴分量和所述电网电压的α轴分量、β轴分量进行预设第一运算，得到所述转子d轴电流第一参考值，具体包括：根据公式计算所述双馈感应发电机的定子电压的电压幅值；其中，vαs为所述定子电压的α轴分量，vβs为所述定子电压的β轴分量；根据公式计算所述电网电压的电压幅值；其中，vαg为所述电网电压的α轴分量，vβg为所述电网电压的β轴分量；将所述定子电压的电压幅值与所述电网电压的电压幅值进行相减处理后输入PI环，得到所述转子d轴电流第一参考值。优选地，所述对所述定子电压的α轴分量、β轴分量和所述电网电压的α轴分量、β轴分量进行预设第二运算，得到所述转子q轴电流第一参考值，具体包括：根据公式θ1＝arctan(vαs/vβs)，计算所述双馈感应发电机的定子电压的电压相位；其中，vαs为所述定子电压的α轴分量，vβs为所述定子电压的β轴分量；根据公式θ2＝arctan(vαg/vβg)，计算所述电网电压的电压相位；其中，vαg为所述电网电压的α轴分量，vβg为所述电网电压的β轴分量；将所述电网电压的电压相位与所述电网电压的电压相位进行相减处理后输入积分器，得到所述转子q轴电流第一参考值。优选地，所述构建速率限制环节，在所述定子三相电压和所述电网三相电压相等时，所述定子断路器闭合，所述双馈感应发电机进入并网阶段，经过预设第二延迟时间后，所述双馈感应发电机由同步控制模式切换为PQ控制模式，得到转子电流第三参考值；其中，所述转子电流第三参考值包括转子d轴电流第三参考值和转子q轴电流第三参考值，具体包括：获取所述定子的无功功率指令值和测量值，并将所述指令值和所述测量值进行相减处理后输入PI环，得到所述转子d轴电流第三参考值；获取所述定子的有功功率指令值和测量值，并将所述指令值和所述测量值进行相减处理后输入PI环，得到所述转子q轴电流第三参考值。优选地，所述根据所述转子电流第三参考值和所述转子电流第二参考值对所述转子电流第二参考值进行调整，得到转子目标电流作为所述速率限制环节的输出值，具体包括：所述转子目标电流包括转子d轴目标电流和转子q轴目标电流；判断所述转子d轴电流第三参考值与所述转子d轴电流第二参考值之差的绝对值是否小于预设第一阈值；若是，将所述转子d轴电流第二参考值作为所述转子d轴目标电流，若否，对所述转子d轴电流第二参考值进行调整，得到所述转子d轴目标电流；判断所述转子q轴电流第三参考值与所述转子q轴电流第二参考值之差的绝对值是否小于预设第一阈值；若是，将所述转子q轴电流第二参考值作为所述转子q轴目标电流，若否，对所述转子q轴电流第二参考值进行调整，得到所述转子q轴目标电流。优选地，所述对所述转子d轴电流第二参考值进行调整，得到所述转子d轴目标电流，具体包括：当所述转子d轴电流第三参考值与所述转子d轴电流第二参考值之差的绝对值不小于所述预设第一阈值时，判断所述转子d轴电流第三参考值与所述转子d轴电流第二参考值之差是否大于所述预设第一阈值；若是，对所述转子d轴电流第二参考值做增加第二阈值处理，得到所述转子d轴目标电流，若否，对所述转子d轴电流第二参考值做减小第二阈值处理，得到所述转子d轴目标电流。优选地，所述对所述转子q轴电流第二参考值进行调整，得到所述转子q轴目标电流，具体包括：当所述转子q轴电流第三参考值与所述转子q轴电流第二参考值之差的绝对值不小于所述预设第一阈值时，判断所述转子q轴电流第三参考值与所述转子q轴电流第二参考值之差是否大于所述预设第一阈值；若是，对所述转子q轴电流第二参考值做增加第二阈值处理，得到所述转子q轴目标电流，若否，对所述转子q轴电流第二参考值做减小第二阈值处理，得到所述转子q轴目标电流。优选地，所述速率限制环节还包括一个逻辑输出端；其中，当所述转子d轴电流第三参考值与所述转子d轴电流第二参考值之差的绝对值小于所述预设第一阈值时，所述逻辑输出端输出0数值，当所述转子d轴电流第三参考值与所述转子d轴电流第二参考值之差的绝对值不小于所述预设第一阈值时，所述逻辑输出端输出1数值。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法，其特征在于，包括：所述双馈感应发电机包括转子和定子，将dq同步坐标系的d轴定向于所述双馈感应发电机的定子磁链矢量方向；其中，所述风力发电系统包括定子断路器；获取所述双馈感应发电机的定子三相电压和电网三相电压；在所述双馈感应发电机并网前，即所述定子断路器断开时，对所述定子三相电压和所述电网三相电压进行同步控制，使所述定子三相电压和所述电网三相电压相等,得到转子电流第一参考值；其中,所述转子电流第一参考值包括转子d轴电流第一参考值和转子q轴电流第一参考值；对所述转子电流第一参考值进行预设第一延迟时间处理，得到转子电流第二参考值；其中，所述转子电流第二参考值包括转子d轴电流第二参考值和转子q轴电流第二参考值；构建速率限制环节，在所述定子三相电压和所述电网三相电压相等时，所述定子断路器闭合，所述双馈感应发电机进入并网阶段，经过预设第二延迟时间后，所述双馈感应发电机由同步控制模式切换为PQ控制模式，得到转子电流第三参考值；其中，所述转子电流第三参考值包括转子d轴电流第三参考值和转子q轴电流第三参考值；根据所述转子电流第三参考值和所述转子电流第二参考值，对所述转子电流第二参考值进行调整，得到转子目标电流作为所述速率限制环节的输出值。...

【技术特征摘要】
1.一种风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法，其特征在于，包括：所述双馈感应发电机包括转子和定子，将dq同步坐标系的d轴定向于所述双馈感应发电机的定子磁链矢量方向；其中，所述风力发电系统包括定子断路器；获取所述双馈感应发电机的定子三相电压和电网三相电压；在所述双馈感应发电机并网前，即所述定子断路器断开时，对所述定子三相电压和所述电网三相电压进行同步控制，使所述定子三相电压和所述电网三相电压相等,得到转子电流第一参考值；其中,所述转子电流第一参考值包括转子d轴电流第一参考值和转子q轴电流第一参考值；对所述转子电流第一参考值进行预设第一延迟时间处理，得到转子电流第二参考值；其中，所述转子电流第二参考值包括转子d轴电流第二参考值和转子q轴电流第二参考值；构建速率限制环节，在所述定子三相电压和所述电网三相电压相等时，所述定子断路器闭合，所述双馈感应发电机进入并网阶段，经过预设第二延迟时间后，所述双馈感应发电机由同步控制模式切换为PQ控制模式，得到转子电流第三参考值；其中，所述转子电流第三参考值包括转子d轴电流第三参考值和转子q轴电流第三参考值；根据所述转子电流第三参考值和所述转子电流第二参考值，对所述转子电流第二参考值进行调整，得到转子目标电流作为所述速率限制环节的输出值。2.如权利要求1所述的风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法，其特征在于，所述在所述双馈感应发电机并网前，即所述定子断路器断开时，对所述定子三相电压和所述电网三相电压进行同步控制，使所述定子三相电压和所述电网三相电压相等,得到转子电流第一参考值；其中,所述转子电流第一参考值包括转子d轴电流第一参考值和转子q轴电流第一参考值，具体包括：对所述定子三相电压和所述电网三相电压分别进行clark变换，分别得到定子电压的α轴分量、β轴分量和电网电压的α轴分量、β轴分量；对所述定子电压的α轴分量、β轴分量和所述电网电压的α轴分量、β轴分量进行预设第一运算，得到所述转子d轴电流第一参考值；对所述定子电压的α轴分量、β轴分量和所述电网电压的α轴分量、β轴分量进行预设第二运算，得到所述转子q轴电流第一参考值。3.如权利要求2所述的风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法，其特征在于，所述对所述定子电压的α轴分量、β轴分量和所述电网电压的α轴分量、β轴分量进行预设第一运算，得到所述转子d轴电流第一参考值，具体包括：根据公式计算所述双馈感应发电机的定子电压的电压幅值；其中，vαs为所述定子电压的α轴分量，vβs为所述定子电压的β轴分量；根据公式计算所述电网电压的电压幅值；其中，vαg为所述电网电压的α轴分量，vβg为所述电网电压的β轴分量；将所述定子电压的电压幅值与所述电网电压的电压幅值进行相减处理后输入PI环，得到所述转子d轴电流第一参考值。4.如权利要求2所述的风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法，其特征在于，所述对所述定子电压的α轴分量、β轴分量和所述电网电压的α轴分量、β轴分量进行预设第二运算，得到所述转子q轴电流第一参考值，具体包括：根据公式θ1＝arctan(vαs/vβs),计算所述双馈感应发电机的定子电压的电压相位；其中，vαs为所述定子电压的α轴分量，vβs为所述定子电压的β轴分量；根据公式θ2＝arctan(vαg/vβg),计算所述电网电压的电压相位；其中，vαg为所述电网电压的α轴分量，vβg为所述电网电压的β轴分量；将所述电网电压的电压相位与所述电网电压的电压相位进行相减处理后输入积分器，得到所述转子q轴电流第一参考值。5.如权利要求2所述的风力发电系统的双馈感应发电机平滑并网控制方法，其特征在于，所述构建速率限制环节，在所述定子三相电压和所述电网三相电压相等时，所述定子断路器闭合，所述双馈感应发电机进入并网阶段，经过预设第二延迟时间后，所述双馈感应发电机由同步控制模式切换为PQ控制模式，得到转子电流第三参考值；其中，所述转子电流第三参考值包括转子d轴电流第三参考值和转子q轴电流第三参考值，具体包括：获取所述定子的无功功率指令值和测量值，并将所述指令值和所述测量值进行相减处理后输入PI环，得到所述转子d轴电流第三参考...

【专利技术属性】
技术研发人员：余浩，黄欣，孙鹏伟，许亮，左郑敏，林勇，张帆，段瑶，陈辉祥，李峰，姚文峰，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电网规划研究中心，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44