一種適用于風(fēng)電并網(wǎng)的wfmmc控制器設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)方法，具體涉及一種適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球應(yīng)對(duì)氣候變化要求日益提升、能源短缺及能源供給安全形勢日趨嚴(yán)峻， 可再生能源以其清潔、安全、永續(xù)的特點(diǎn)，在各國能源戰(zhàn)略中的地位不斷提高。在眾多可再 生能源發(fā)電方式中，風(fēng)力發(fā)電以其成本較低、技術(shù)較成熟、可靠性較高等優(yōu)勢，得以快速發(fā) 展并開始在能源供給中發(fā)揮越來越重要的作用。2005年至2010年間，全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容 量年均增長率為27%，已有83個(gè)國家實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的商業(yè)化開發(fā)。2011年，中國已成為世界上 風(fēng)電裝機(jī)容量最大的國家。
[0003] 當(dāng)風(fēng)電場經(jīng)MMC-HVDC并入交流系統(tǒng)時(shí)，不控整流階段風(fēng)電場側(cè)模塊化多電平柔 性直流換流器，即 WFMMC(Wind farm side modular multilevel converter)控制器，它的 首要任務(wù)即實(shí)時(shí)吸收風(fēng)機(jī)輸出全部有功功率并將其轉(zhuǎn)化為直流形式，通過線路送至高頻整 流階段系統(tǒng)側(cè)模塊化多電平柔性直流換流器（Grid side modular multilevel converter， GSMMC)并經(jīng)逆變后以交流形式并入主網(wǎng)。有學(xué)者提出通過對(duì)WFMMC控制器輸入有功功率 的調(diào)節(jié)來控制各風(fēng)電機(jī)組的有功電流分量，以維持風(fēng)機(jī)運(yùn)行在最優(yōu)轉(zhuǎn)速并實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕 獲，但實(shí)際上由于風(fēng)能的間歇性及不可預(yù)測性，最大風(fēng)能捕獲應(yīng)該由感應(yīng)雙饋風(fēng)機(jī)自身來 完成，而不是通過調(diào)節(jié)風(fēng)電場總的輸出有功功率來實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器 設(shè)計(jì)方法，抑制了諧波電流對(duì)WFMMC輸入有功功率的影響，并且根據(jù)感應(yīng)雙饋電機(jī)（Doubly fed induction generator，DFIG)在啟動(dòng)過程中的不同階段對(duì)外呈現(xiàn)的阻抗特性并不相 同，針對(duì)WFMMC控制器進(jìn)行不同階段的設(shè)計(jì)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明提供一種適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方法，所述方法包括以下步 驟：
[0007] 步驟1 :建立感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)WFMMC控制器模型；
[0008] 步驟2 :建立感應(yīng)雙饋電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)WFMMC控制器模型。
[0009] 所述步驟1具體包括以下步驟：
[0010] 步驟1-1 :建立風(fēng)電場直流并網(wǎng)模型；
[0011] 步驟1-2 :建立感應(yīng)雙饋電機(jī)在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下WFMMC控制器交流側(cè)暫態(tài)模 型；
[0012] 步驟1-3 :建立感應(yīng)雙饋電機(jī)在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下WFMMC控制器交流側(cè)穩(wěn)態(tài)模 型。
[0013] 所述步驟1-1中，風(fēng)電場直流并網(wǎng)模型包括風(fēng)電場、WFMMC、GSMMC和交流系統(tǒng)；所 述風(fēng)電場通過WFMMC和GSMMC依次連接到交流系統(tǒng)；所述風(fēng)電場與WFMMC之間、所述WFMMC 與GSMMC分別設(shè)置第一斷路器QFl和第二斷路器QF2。
[0014] 所述步驟1-2中，感應(yīng)雙饋電機(jī)在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下WFMMC控制器交流側(cè)暫態(tài) 模型表示為：
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于；所述方法包括W下步 驟： 步驟1 ;建立感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)WFMMC控制器模型； 步驟2 ;建立感應(yīng)雙饋電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)WFMMC控制器模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所 述步驟1具體包括W下步驟： 步驟1-1 ;建立風(fēng)電場直流并網(wǎng)模型； 步驟1-2 ;建立感應(yīng)雙饋電機(jī)在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下WFMMC控制器交流側(cè)暫態(tài)模型； 步驟1-3 ;建立感應(yīng)雙饋電機(jī)在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下WFMMC控制器交流側(cè)穩(wěn)態(tài)模型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所 述步驟1-1中，風(fēng)電場直流并網(wǎng)模型包括風(fēng)電場、WFMMC、GSMMC和交流系統(tǒng)；所述風(fēng)電場通 過WFMMC和GSMMC依次連接到交流系統(tǒng)；所述風(fēng)電場與WFMMC之間、所述WFMMC與GSMMC分 別設(shè)置第一斷路器QF1和第二斷路器QF2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所 述步驟1-2中，感應(yīng)雙饋電機(jī)在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下WFMMC控制器交流側(cè)暫態(tài)模型表示 為：
其中，IW為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)母線電壓d軸分量，為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)母線 電壓q軸分量，idiM為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸入電流d軸分量，i。胃為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟 動(dòng)時(shí)交流輸入電流q軸分量，UtdwM為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸出電壓d軸分量，U。。胃為感 應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸出電壓q軸分量，L為同時(shí)考慮橋臂電抗和連接變壓器漏抗的線 路等效電抗，R為線路等效電阻，《為同步旋轉(zhuǎn)角速度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所 述步驟1-3中，感應(yīng)雙饋電機(jī)在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下WFMMC控制器交流側(cè)穩(wěn)態(tài)模型表示 為：
其中，UedWM為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸出電壓d軸分量，U。。胃為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí) 交流輸出電壓q軸分量，Udw為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)母線電壓d軸分量，U為感應(yīng)雙饋電 機(jī)啟動(dòng)時(shí)母線電壓q軸分量，idwM為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸入電流d軸分量，i。胃為感 應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸入電流q軸分量，L為同時(shí)考慮橋臂電抗和連接變壓器漏抗的線 路等效電抗，R為線路等效電阻，《為同步旋轉(zhuǎn)角速度； 由于WLiqJ；日-?LidwM的存化使得Ud,濟(jì)UW之間存在禪合，WUd,濟(jì)Uqw為WFMMC控制器的被控對(duì)象并引入解禪控制，可得：
其中，kpwiE為WFMMC控制器的比例系，T胃為WFMMC控制器的時(shí)間周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所 述步驟2中，感應(yīng)雙饋電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)WFMMC控制器模型表示為；
其中，&dwM為感應(yīng)雙饋電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)交流輸出電壓d軸分量，U。。胃為感應(yīng)雙饋電機(jī)穩(wěn) 定運(yùn)行時(shí)交流輸出電壓q軸分量，UtdwM為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸出電壓d軸分量，U。。胃 為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸出電壓q軸分量，AUtdwM為感應(yīng)雙饋電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)交流輸 出電壓d軸附加控制分量，AU。。胃為感應(yīng)雙饋電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)交流輸出電壓q軸附加控制 分量，idiM為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流輸入電流d軸分量，iqWM為感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)交流 輸入電流q軸分量，K為比例系數(shù)，G(s)為傳遞函數(shù)，表示為：
其中，Q為品質(zhì)因數(shù)，取2. 5 ;W。為感應(yīng)雙饋電機(jī)角頻率。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于風(fēng)電并網(wǎng)的WFMMC控制器設(shè)計(jì)方法，建立了感應(yīng)雙饋電機(jī)啟動(dòng)時(shí)WFMMC控制器模型和感應(yīng)雙饋電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)WFMMC控制器模型，在WFMMC控制器主電路中加入虛擬阻尼電阻，從而抑制諧波電流對(duì)WFMMC輸入有功功率的影響；該方法基于直接電流控制設(shè)計(jì)的WFMMC矢量控制器，該控制器在并網(wǎng)暫態(tài)過程前后均能一直維持直流極線電壓穩(wěn)定，通用性好。
【IPC分類】H02J3-38
【公開號(hào)】CN104795844
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510239213
【發(fā)明人】賀之淵, 劉棟, 崔航, 林暢
【申請(qǐng)人】國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 國網(wǎng)浙江省電力公司, 國家電網(wǎng)公司, 中電普瑞電力工程有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年5月12日