CN108418243A - 电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法 - Google Patents
电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,将Crowbar电路和静止无功补偿器结合,分三个阶段进行无功补偿,具体步骤包括:采集并网点实时数据,计算所需无功功率Q*;判断Q*是否小于等于第一阶段无功阀值Q1N;若Q*≤Q1N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第一阶段无功补偿,无功功率仅由流入Crowbar电路的功率提供;若Q*>Q1N,判断Q*是否小于等于第二阶段无功阀值Q2N;若Q*≤Q2N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第二阶段无功补偿,无功功率由阻抗源逆变器和Crowbar电路提供;若Q*>Q2N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第三阶段无功补偿,无功功率由阻抗源逆变器、Crowbar电路和静止无功补偿器共同承担。本发明在电网故障时能最大限度地提供无功功率,帮助电网电压恢复。
Description
技术领域
本发明属于风力发电并网控制领域,具体涉及一种电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法。
背景技术
阻抗源(Z源、准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统具有单级控制、允许逆变桥臂直通、无需插入死区时间等优势,为进一步提高并网可靠性和降低系统成本提供了一种新思路。目前,阻抗源直驱永磁风力发电系统在电网电压故障时,多采用静止无功补偿装置或风机逆变装置来提供所需无功,而将Crowbar电路中的能量储存或者泄放,造成能量的浪费以及功率的闲置。因此,有必要设计一种结构紧凑、无功补偿能力强的阻抗源直驱永磁风力发电系统电网电压故障下的无功补偿方法。
发明内容
针对背景技术所述的缺陷或不足,本发明提供了一种电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,提高了系统的紧凑性和无功补偿能力。
将Crowbar电路和静止无功补偿器结合,Crowbar电路的输入端接阻抗源网络电容,Crowbar电路的输出端接到静止无功补偿装置的直流侧。
一种电网电压故障下阻抗源(Z源、准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,步骤包括:
(1.1) 采集并网点实时数据,计算所需无功功率Q*;
(1.2) 判断Q*是否小于等于第一阶段无功阀值Q1N;
(1.3) 若Q*≤Q1N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第一阶段无功补偿,无功功率仅由流入Crowbar电路的功率提供;
(1.4) 若Q*>Q1N,判断Q*是否小于等于第二阶段无功阀值Q2N;
(1.5) 若Q*≤Q2N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第二阶段无功补偿,无功功率由阻抗源逆变器和Crowbar电路提供;
(1.6) 若Q*>Q2N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第三阶段无功补偿,无功功率由阻抗源逆变器、Crowbar电路和静止无功补偿器共同承担。
所述步骤(1.2)中第一阶段无功阀值Q1N由系统功率和电网电压跌落程度共同决定。
所述步骤(1.3)中第一阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(2.1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(2.2) 令阻抗源逆变器q轴电流给定值为0,阻抗源逆变器不提供无功功率;
(2.3) 阻抗源逆变器d轴由一个转速外环和一个电流内环构成;
(2.4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(2.5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率根据Q*大小,经静止无功补偿器向电网提供无功;
(2.6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(2.7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS1 *由系统功率和电网电压跌落程度决定。
所述步骤(1.4)中第二阶段无功阀值Q2N仅由系统功率决定。
所述步骤(1.5)中第二阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(3.1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(3.2) 根据Q*和Q1N的值确定阻抗源逆变器q轴电流给定值iqZ2 *,阻抗源逆变器提供无功功率;
(3.3) 阻抗源逆变器d轴由一个电流环构成,根据Q*、Q1N和所需阻抗源逆变器提供的无功功率确定阻抗源逆变器d轴电流给定值idZ2 *;
(3.4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(3.5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率全部转化为无功功率;
(3.6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(3.7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS2 *由Q1N决定。
所述步骤(1.6)中第三阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(4.1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(4.2) 根据Q1N和Q2N的值确定阻抗源逆变器q轴电流给定值iqZ3 *,流过阻抗源逆变器的功率全部转化为无功功率;
(4.3) 令阻抗源逆变器d轴电流给定值为0,阻抗源逆变器不提供有功功率;
(4.4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(4.5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率全部转化为无功功率;
(4.6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(4.7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS3 *由Q*、Q1N和Q2N共同决定。
本发明与现有技术相比的益处在于:
(1)该方法将Crowbar电路和静止无功补偿器结合,省去了Crowbar电路的储能或耗能装置,提高了系统的紧凑型,降低了成本;
(2)该方法利用静止无功补偿器的逆变装置,使流入Crowbar电路的功率直接转化为无功提供给电网,增加了系统的无功补偿能力;
(3)该方法将电网电压故障时阻抗源直驱永磁风力发电系统的无功补偿分为三个阶段,更加合理地为电网提供无功,帮助电网电压恢复。
附图说明
图1为本发明实施方法的基本流程示意图。
图2为电网电压故障时阻抗源直驱永磁风力发电无功补偿系统结构图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明,下面结合附图和实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示,一种电网电压故障下阻抗源(Z源、准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,其步骤包括:
(1.1) 采集并网点实时数据,计算所需无功功率Q*;
(1.2) 判断Q*是否小于等于第一阶段无功阀值Q1N;
(1.3) 若Q*≤Q1N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第一阶段无功补偿,无功功率仅由流入Crowbar电路的功率提供;
(1.4) 若Q*>Q1N,判断Q*是否小于等于第二阶段无功阀值Q2N;
(1.5) 若Q*≤Q2N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第二阶段无功补偿,无功功率由阻抗源逆变器和Crowbar电路提供;
(1.6) 若Q*>Q2N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第三阶段无功补偿,无功功率由阻抗源逆变器、Crowbar电路和静止无功补偿器共同承担。
如图2所示,将Crowbar电路和静止无功补偿器结合,电网电压故障时将流入Crowbar电路的功率直接转化为无功功率提供给电网。
步骤(1.2)中第一阶段无功阀值Q1N由系统功率和电网电压跌落程度共同决定。
步骤(1.3)中第一阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(2.1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(2.2) 令阻抗源逆变器q轴电流给定值为0,阻抗源逆变器不提供无功功率;
(2.3) 阻抗源逆变器d轴由一个转速外环和一个电流内环构成;
(2.4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(2.5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率根据Q*大小,经静止无功补偿器向电网提供无功;
(2.6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(2.7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS1 *由系统功率和电网电压跌落程度决定。
步骤(1.4)中第二阶段无功阀值Q2N仅由系统功率决定。
步骤(1.5)中第二阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(3.1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(3.2) 根据Q*和Q1N的值确定阻抗源逆变器q轴电流给定值iqZ2 *,阻抗源逆变器提供无功功率;
(3.3) 阻抗源逆变器d轴由一个电流环构成,根据Q*、Q1N和所需阻抗源逆变器提供的无功功率确定阻抗源逆变器d轴电流给定值idZ2 *;
(3.4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(3.5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率全部转化为无功功率;
(3.6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(3.7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS2 *由Q1N决定。
步骤(1.6)中第三阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(4.1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(4.2) 根据Q1N和Q2N的值确定阻抗源逆变器q轴电流给定值iqZ3 *,流过阻抗源逆变器的功率全部转化为无功功率;
(4.3) 令阻抗源逆变器d轴电流给定值为0,阻抗源逆变器不提供有功功率;
(4.4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(4.5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率全部转化为无功功率;
(4.6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(4.7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS3 *由Q*、Q1N和Q2N共同决定。
应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明,凡在本发明思路和原则下的修改、改进方案均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.将Crowbar电路和静止无功补偿器结合,Crowbar电路的输入端接阻抗源网络电容,Crowbar电路的输出端接到静止无功补偿装置的直流侧。
2.一种电网电压故障下阻抗源(Z源、准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,其特征在于,步骤包括:
(1) 采集并网点实时数据,计算所需无功功率Q*;
(2) 判断Q*是否小于等于第一阶段无功阀值Q1N;
(3) 若Q*≤Q1N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第一阶段无功补偿,无功功率仅由流入Crowbar电路的功率提供;
(4) 若Q*>Q1N,判断Q*是否小于等于第二阶段无功阀值Q2N;
(5) 若Q*≤Q2N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第二阶段无功补偿,无功功率由阻抗源逆变器和Crowbar电路提供;
(6) 若Q*>Q2N,阻抗源直驱永磁风力发电系统进入第三阶段无功补偿,无功功率由阻抗源逆变器、Crowbar电路和静止无功补偿器共同承担。
3.根据权利要求2所述的电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,其特征在于,所述步骤(2)中第一阶段无功阀值Q1N由系统功率和电网电压跌落程度共同决定。
4.根据权利要求2所述的电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,其特征在于,所述步骤(3)中第一阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(2) 令阻抗源逆变器q轴电流给定值为0,阻抗源逆变器不提供无功功率;
(3) 阻抗源逆变器d轴由一个转速外环和一个电流内环构成;
(4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率根据Q*大小,经静止无功补偿器向电网提供无功;
(6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS1 *由系统功率和电网电压跌落程度决定。
5.根据权利要求2所述的电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,其特征在于,所述步骤(4)中第二阶段无功阀值Q2N仅由系统功率决定。
6.根据权利要求2所述的电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,其特征在于,所述步骤(5)中第二阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(2) 根据Q*和Q1N的值确定阻抗源逆变器q轴电流给定值iqZ2 *,阻抗源逆变器提供无功功率;
(3) 阻抗源逆变器d轴由一个电流环构成,根据Q*、Q1N和所需阻抗源逆变器提供的无功功率确定阻抗源逆变器d轴电流给定值idZ2 *;
(4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率全部转化为无功功率;
(6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS2 *由Q1N决定。
7.根据权利要求2所述的电网电压故障下阻抗源直驱永磁风力发电系统的分段式无功补偿方法,其特征在于,所述步骤(6)中第三阶段无功补偿具体包括如下步骤:
(1) 采集阻抗源逆变器实时数据;
(2) 根据Q1N和Q2N的值确定阻抗源逆变器q轴电流给定值iqZ3 *,流过阻抗源逆变器的功率全部转化为无功功率;
(3) 令阻抗源逆变器d轴电流给定值为0,阻抗源逆变器不提供有功功率;
(4) 采集Crowbar电路和静止无功补偿器的实时数据;
(5) 令Crowbar电路输入端电压UC1小于静止无功补偿器直流侧电压UCS,流入Crowbar电路的功率全部转化为无功功率;
(6) 令静止无功补偿器d轴电流给定值为0,静止无功补偿器不提供有功功率;
(7) 静止无功补偿器q轴由一个电流环构成,静止无功补偿器q轴电流给定值iqS3 *由Q*、Q1N和Q2N共同决定。
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