一种基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107017647A(43)申请公布日2017.08.04(21)申请号201710429112.2(22)申请日2017.06.08(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人姚骏李嘉伟王雪微曾欣(74)专利代理机构重庆博凯知识产权代理有限公司50212代理人李海华(51)Int.Cl.H02J3/24(2006.01)H02J3/38(2006.01)H02P9/00(2006.01)H02P101/15(2015.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法(57)摘要本发明公开了一种基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法，包括下述步骤：通过安装在风轮轴系和发电机轴系尾部的转速传感器产生转速脉冲，通过对转速脉冲信号进行解调，获得风轮与发电机电角速度的瞬时扭转角速度差；将获得的扭转角速度差输入到附加轴系阻尼控制器中，并将附加轴系阻尼控制器输出Tdamp限幅后叠加在双馈感应风电机组网侧变换器直流母线电压控制环节。本发明利用直流母线电压Vdc与DFIG电磁转矩Te及系统有功功率Pg之间的耦合关系，通过对网侧变换器直流电压控制环节附加轴系扭振抑制策略，以实现对DFIG风电系统轴系扭振的抑制，从而提高系统轴系动态稳定性。CN107017647ACN107017647A权利要求书1/1页1.一种基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法，其特征在于，包括下述步骤：A1)当轴系扭振时，通过安装在风轮轴系尾部的转速传感器和发电机轴系尾部的转速传感器产生转速脉冲，通过对转速脉冲信号进行解调，获得风轮与发电机电角速度的瞬时扭转角速度差Δω；A2)将步骤A1)获得的扭转角速度差Δω输入到附加轴系阻尼控制器中，并将附加轴系阻尼控制器输出Tdamp限幅后叠加在双馈感应风电机组网侧变换器直流母线电压控制环节；其中附加轴系阻尼控制器输出Tdamp按如下步骤确定：A2.1)将双馈感应风电机组轴系等效为两质量块模型，在此基础上，建立机组电磁转矩增量ΔTe与直流母线电压增量ΔVdc之间的传递函数；A2.2)根据传递函数确定轴系扭振频率ωosc附近幅值及相位特性；A2.3)根据步骤A2.2)所确定的幅值及相位特性，配置附加轴系阻尼控制器相位补偿、隔直及增益三项环节参数，其中，附加轴系阻尼控制器传递函数如下所示：式中，Kdcc为相位补偿项；Tdc1和Tdc2分别为其超前/滞后校正时间常数；Kdci为隔直项；Tdcw为隔直环节时间常数；Kdcd为阻尼控制器增益；A2.4)根据步骤A2.3)得到的附加轴系阻尼控制器传递函数，即得到附加轴系阻尼控制器输出Tdamp，即Tdamp＝Kdc·ΔωΔ。2.根据权利要求1所述的基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法，其特征在于，步骤A2)将附加轴系阻尼控制器输出Tdamp限幅后叠加在双馈感应风电机组网侧变换器直流母线电压控制环节，是指以直流母线电压以及附加轴系阻尼控制器输出Tdamp之和作为直流母线电压给定值叠加在双馈感应风电机组网侧变换器直流母线电压控制环节上，其中电压环以PI作为调节器，输出为网侧变换器网侧电流d轴分量给定3.根据权利要求1所述的基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法，其特征在于，双馈风电机组两质量块轴系固有扭振频率ωosc按下式确定：式中，ωosc为双馈风电机组两质量块轴系固有扭振频率；ωb为系统基准角速度；Km为机组等效刚度；Ht和Hg分别为风轮和发电机惯性时间常数。4.根据权利要求1所述的基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法，其特征在于，步骤A2.3)中，超前/滞后校正时间常数Tdc1和Tdc2根据下式确定：Tdc2＝αcTdc1式中，m为相位补偿环节；为相位补偿角。2CN107017647A说明书1/5页一种基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法技术领域[0001]本发明涉及机组轴系扭振抑制，具体而言，涉及一种基于直流母线电压控制的双馈感应风电机组轴系扭振抑制方法，属于风力发电技术领域。背景技术[0002]双馈感应发电机(doublyfedinductiongenerator，DFIG)型风电系统由于具备运行转速范围宽、励磁变换装置容量小和能够实现功率解耦调节等特点，其已成为目前大型风电场所采用的主流发电机组类型，而随着风电并网装机容量不断增长，电网受DFIG风电系统的影响程度逐渐加深。当受到风速突变或电网故障等外界扰动时，DFIG风电系统将表现出传动轴系的振荡，进而引起其输出功率的振荡，这将可能导致DFIG风电系统轴系损毁，