全功率变流器风电机组并网稳定性提升方法与流程

本申请涉及风电系统控制，尤其涉及一种全功率变流器风电机组并网稳定性提升方法。

背景技术：

1、基于全功率变流器的风力发电机组是一个高度电力电子化、具备非线性运行特性的设备。对于非线性电力电子特性的设备，任何控制器都是一个具备局部稳定性的控制器，即当该控制器所连接风电系统发生改变(例如风电系统的阻抗发生改变、运行功率水平发生改变等)都有可能使得风电系统从稳定运行状态到失稳状态。

技术实现思路

1、本申请提供了一种全功率变流器风电机组并网稳定性提升方法，以提升风电机组并网的稳定性。本申请的技术方案如下：

2、本申请实施例提供了一种全功率变流器风电机组并网稳定性提升方法，包括：

3、获取网侧变流器的状态空间方程，所述状态空间方程中包括网侧变流器调制参数；

4、确定所述网侧变流器调制参数的计算公式，所述网侧变流器调制参数的计算公式中包括所述网侧变流器的出口电压；

5、在线调节所述网侧变流器的出口电压，以提升风电机组并网的稳定性。

6、在一些实现方式中，所述在线调节所述网侧变流器的出口电压，包括：

7、获取所述网侧变流器的出口电压的表达式，所述网侧变流器的出口电压的表达式中包括电流内环电流参考值；

8、通过在线调整影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数，在线调节所述网侧变流器的出口电压。

9、在一些实现方式中，所述获取网侧变流器的状态空间方程，包括：

10、根据全功率变流器风电机组的拓扑结构，确定网侧变流器在dq坐标轴下的状态空间方程，其中，所述全功率变流器风电机组的拓扑结构为背靠背双pwm变流器拓扑结构，通过第一公式表示所述状态空间方程，其中，所述第一公式表示如下：

11、

12、

13、其中，vld、vlq分别为网侧变流器并网点电压在dq轴上的分量；；uc为网侧变流器的直流电压；ild、ilq分别为网侧变流器交流侧电流在dq轴上的分量；ma、mq分别为网侧变流器调制参数在dq轴上的分量；ω为并网点角频率；rl、ll分别为并网点电压与网侧变流器的交流侧换流器的出口电压之间的等效电阻、等效电感。

14、在一些实现方式中，所述确定所述网侧变流器调制参数的计算公式，包括：

15、通过第二公式表示所述网侧变流器的调制参数md、mq，其中，所述第二公式表示如下：

16、

17、

18、其中，vd、vq分别为网侧变流器的出口电压在dq轴上的分量，vd＝ucmd/2,vq＝ucmq/2。

19、在一些实现方式中，所述获取所述网侧变流器的出口电压的表达式，包括：

20、通过第三公式获取所述网侧变流器的出口电压vd、vq，其中，所述第三公式表示如下：

21、

22、其中，il*,dq为电流内环电流参考值，在dq轴上的分量分别为il*q和il*d。

23、在一些实现方式中，所述方法还包括：

24、通过第四公式获取所述第三公式中的il*,dq在q轴上的分量il*q，其中，所述第四公式表示如下：

25、

26、其中，ql*为换流器无功功率参考值；

27、通过第五公式获取所述第三公式中的il*,dq在d轴上的分量il*d，其中，所述第五公式表示如下：

28、当|ku(uc-uc*)|>imax时，il*d＝imax或-imax，取决于ku(uc-uc*)的正负号；

29、当|ku(uc-uc*)|<imax时，

30、其中，uc*为网侧变流器的直流电压参考值，ku为直流电压外环控制参数，imax为流经换流器允许的最大电流。

31、在一些实现方式中，所述影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数包括直流电压外环控制参数ku。

32、在一些实现方式中，所述在线调整影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数，包括：

33、通过第六公式对直流电压外环控制参数ku进行限值，其中，所述第六公式表示如下：

34、

35、其中，ic为网侧变流器的直流电流，umax为网侧变流器允许的最大直流电压，umin为网侧变流器允许的最小直流电压。

36、在一些实现方式中，所述在线调整影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数，还包括：

37、通过第七公式对直流电压外环控制参数ku进行限值，其中，所述第七公式表示如下：

38、

39、在一些实现方式中，所述在线调整影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数，还包括：

40、通过第八公式在线获取所述直流电压外环控制参数ku，其中，所述第八公式表示如下：

41、其中，kc>1；

42、其中，kc为网侧控制器的控制参数。

43、基于上述技术方案，通过在线调整影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数，在线调节所述网侧变流器的出口电压，从而提升风电机组并网的稳定性，可以动态调节系统的局部稳定性区域，从而提升系统局部稳定性。

44、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种全功率变流器风电机组并网稳定性提升方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在线调节所述网侧变流器的出口电压，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取网侧变流器的状态空间方程，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述网侧变流器调制参数的计算公式，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述网侧变流器的出口电压的表达式，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数包括直流电压外环控制参数ku。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在线调整影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在线调整影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数，还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在线调整影响所述电流内环电流参考值的至少一个影响参数，还包括：

技术总结
本申请提供了一种全功率变流器风电机组并网稳定性提升方法，包括：获取网侧变流器的状态空间方程，所述状态空间方程中包括网侧变流器调制参数；确定所述网侧变流器调制参数的计算公式，所述网侧变流器调制参数的计算公式中包括所述网侧变流器的出口电压；在线调节所述网侧变流器的出口电压，以提升风电机组并网的稳定性。通过控制参数的在线调整方法，从而提升风电机组并网的稳定性，可以动态调节系统的局部稳定性区域，从而提升系统局部稳定性。

技术研发人员：陈怡静,郭小江,李春华,李铮,申旭辉,赫卫国,孙栩,张钧阳,奚嘉雯,章卓雨,彭程,付明志,牛晨晖,单峻,唐程,严祺慧,唐建辉,常一帆,吴斯琪,谢洪
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13