一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的LPF下垂控制方法
本发明涉及双馈风力发电机，更具体的说是涉及一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法。
背景技术：
1、目前，现有双馈风力发电机系统中采用的lpf下垂控制方法均没有考虑转子侧电压的暂态分量，即对应的控制过程无法有效地对转子侧电压的暂态分量进行调节，这会带来两个严重的问题：1)转子侧电压的暂态分量无法调节会使得双馈风力发电机转子侧电压无法抵消双馈风力发电机的转子反电动势的暂态分量erα的影响，将会在转子侧产生较大的压差，从而在转子侧发生过电流，直接影响了双馈风力发电机在暂态期间(即定子侧电压跌落故障期间)的主动支撑能力和故障穿越能力。2)无法调节转子侧电压的暂态分量势必会造成双馈风力发电机的定子内电动势ein等于模拟同步发电机的定子内电动势evir无法成立，这就使得在定子侧电压跌落情况下，lpf下垂控制的双馈风力发电机将无法等效模拟同步发电机的特性，直接影响到lpf下垂控制在双馈风力发电机系统中的构网控制能力。
2、因此，如何提供一种考虑转子侧电压的暂态分量的lpf下垂控制方法，其不仅可以提高双馈风力发电机在暂态期间的主动支撑能力和故障穿越能力，还可以提高lpf下垂控制在双馈风力发电机系统中的构网控制能力是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，包括以下步骤：
4、s1:计算双馈风力发电机定子侧的电压跌落深度；
5、计算暂态期间的时间常数；
6、s2:基于所述电压跌落深度和所述时间常数，获得双馈风力发电机定子侧磁链的暂态分量；
7、s3:在确保直流母线电压小于等于直流母线电压阈值的前提下使双馈风力发电机转子侧电流与其额定电流差值最小，从而确定双馈风力发电机转子侧电压的暂态分量补偿系数；其中，双馈风力发电机转子侧电压经变流器整流后获得所述直流母线电压；
8、s4:基于所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态分量补偿系数和所述双馈风力发电机定子侧磁链的暂态分量，获得双馈风力发电机转子侧电压的暂态补偿分量；
9、s5:将所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态补偿分量叠加到lpf下垂控制系统中无功电压控制支路的转子电压期望值输出端。
10、优选的，基于以下公式计算所述电压跌落深度：
11、
12、其中，h表示所述电压跌落深度；us|0|表示双馈风力发电机发生电压跌落前的定子侧电压；us表示双馈风力发电机发生电压跌落后的定子侧电压。
13、优选的，基于以下公式计算所述时间常数:
14、
15、其中，ts表示所述时间常数，ls表示双馈风力发电机定子侧电感；rs表示双馈风力发电机定子侧电阻。
16、优选的，基于以下公式计算所述双馈风力发电机定子侧磁链的暂态分量：
17、
18、其中，ψsa表示所述双馈风力发电机定子侧磁链的暂态分量；h表示所述电压跌落深度；us|0|表示us|0|的幅值；ωs表示双馈风力发电机定子侧角频率；ts表示所述时间常数。
19、优选的，基于以下公式计算所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态分量补偿系数：
20、
21、其中，kcmp表示所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态分量补偿系数；kvir表示等效模拟系数；lr表示双馈风力发电机转子侧电感；lm表示双馈风力发电机转子侧和定子侧的互感。
22、优选的，基于以下公式计算所述等效模拟系数kvir：
23、
24、其中，kvir表示等效模拟系数；mvt表示双馈风力发电机定子与模拟励磁绕组间的互感；lvt表示模拟励磁绕组的电感；lvir表示等效模拟同步发电机的等效模拟电感。
25、优选的，基于以下公式计算所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态补偿分量：
26、
27、其中，ura表示所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态补偿分量；ψsa表示所述双馈风力发电机定子侧磁链的暂态分量；kcmp表示所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态分量补偿系数；kvir表示等效模拟系数；mvt表示双馈风力发电机定子与模拟励磁绕组间的互感；lvt表示模拟励磁绕组的电感；lvir表示等效模拟同步发电机的等效模拟电感；lr表示双馈风力发电机转子侧电感；lm表示双馈风力发电机转子侧和定子侧的互感。
28、优选的，所述直流母线电压阈值为直流母线电压额定值的1.15倍。
29、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其可以获得以下有益技术效果：
30、(1)本发明可以有效抑制双馈风力发电机在故障穿越期间转子侧的过电流，从而使转子侧变流器在故障穿越期间始终保持在受控状态，有助于双馈风力发电机故障穿越能力的提升；
31、(2)本发明为无功电压控制支路进行了暂态分量补偿，满足了双馈风力发电机等效模拟同步发电机特性的条件，使得暂态分量补偿后的双馈风力发电机，可以在故障穿越期间仍然能够等效模拟同步发电机的特性，进而实现了双馈风力发电机在全状态阶段功率同步控制的目标。
32、(3)本发明暂态分量的补偿不需要额外的切换电路或切换开关，在双馈风力发电机系统正常运行或故障结束后，暂态分量补偿自然为0，不会影响到lpf下垂控制在双馈风力发电机系统稳态情况的正常应用，从根本上避免了给双馈风力发电机系统带来较大的切换冲击。
技术特征：
1.一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述电压跌落深度：
3.根据权利要求1或2所述的一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述时间常数:
4.根据权利要求3所述的一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述双馈风力发电机定子侧磁链的暂态分量：
5.根据权利要求4所述的一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态分量补偿系数：
6.根据权利要求5所述的一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述等效模拟系数kvir：
7.根据权利要求6所述的一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其特征在于，基于以下公式计算所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态补偿分量：
8.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的lpf下垂控制方法，其特征在于，所述直流母线电压阈值为直流母线电压额定值的1.15倍。
技术总结
本发明公开了一种双馈风力发电机基于暂态分量补偿的LPF下垂控制方法，包括以下步骤：计算双馈风力发电机定子侧的电压跌落深度；计算暂态期间的时间常数；基于所述电压跌落深度和所述时间常数，获得双馈风力发电机定子侧磁链的暂态分量；确定双馈风力发电机转子侧电压的暂态分量补偿系数；基于所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态分量补偿系数和所述双馈风力发电机定子侧磁链的暂态分量，获得双馈风力发电机转子侧电压的暂态补偿分量；将所述双馈风力发电机转子侧电压的暂态补偿分量叠加到LPF下垂控制系统中无功电压控制支路的转子电压期望值输出端。本发明不仅可以提高主动支撑能力、故障穿越能力以及构网控制能力。
技术研发人员：鲜龙,吴丽珍,陈伟,裴婷婷,魏占宏,谢兴峰
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23