CN113725849B - 一种风机暂态电量控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风机暂态电量控制方法及系统。所述方法包括检测直流电网的母线电压瞬时值，并判断母线电压瞬时值是否低于第二层控制模式下的二层电压极限值；当母线电压瞬时值低于所述二层电压极限值时，风机侧采用暂态电量控制方法进行控制，具体包括：根据第二层控制模式确定的直流电网二层控制最大放电电量计算第三层控制模式下风机所需提供的暂态电量；根据暂态电量计算附加暂态电流；将附加暂态电流引入风机侧换流器。本发明能够保证系统在扰动或故障恢复后仍有建立稳定运行的能力，增强直流系统的暂态稳定性。

Description

一种风机暂态电量控制方法及系统

技术领域

本发明涉及直流电网功率控制技术领域，特别是涉及一种风机暂态电量控制方法及系统。

背景技术

直流电网不仅简化了风电、光伏及直流负荷的换流环节，使组网及运行成本降低，而且不存在频率、功角及无功补偿等问题，适于构建配电系统高比例接入分布式电源。然而，直流电网在选择电气设备时多关注于稳态运行，直流侧配置稳压电容数值一般较小，遭遇扰动后电压惯性不足，抑制直流电压突变能力较差。随着分布式电源及恒功率负荷的不断增加，在动态过程中对直流电压表现出的负阻尼特性，加剧了诱发电压振荡的风险。因此，分析直流电网的暂态稳定性，开发各端换流器的控制潜力实现暂态电压主动支撑功能是目前亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风机暂态电量控制方法及系统，保证系统在扰动或故障恢复后仍有建立稳定运行的能力，增强直流电网的暂态稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种风机暂态电量控制方法，其特征在于，所述方法包括：

当直流电网遭遇大扰动使得直流电压降低时，储能侧换流器首先采用电压-电流下垂控制作为第一层控制模式维持电压稳定；若直流电压继续跌落，负荷侧换流器采用电压-功率下垂控制作为第二层控制模式；若电压大幅跌落并低于第二层控制模式下的二层电压极限U_C2,则风机侧通过最大功率跟踪控制方法或暂态电量控制方法作为第三层控制模式；

通过检测直流电网的母线电压瞬时值，判断所述母线电压瞬时值是否低于第二层控制模式下的二层电压极限值；

当所述母线电压瞬时值低于所述二层电压极限值时，风机侧采用暂态电量控制方法进行控制，具体包括：

根据第二层控制模式确定的直流电网二层控制最大放电电量计算第三层控制模式下风机所需提供的暂态电量；

根据所述暂态电量计算附加暂态电流；

将所述附加暂态电流引入风机侧换流器。

可选的，所述二层电压极限值的计算方法具体包括：

根据直流电网中储能侧换流器采用下垂控制方法确定其存在的电压电流关系；所述电压电流关系为U_dc＝U_dc ^*-k_BiI_Bi和U_dc＝P_LΣ/I_dc，其中，U_dc为直流母线电压，U_dc ^*为换流器下垂控制器中的电压参考值，k_Bi为下垂控制系数，I_Bi为换流器下垂控制器中的下垂控制电流；P_LΣ为恒功率负荷的功率；I_dc为储能侧换流器电流；

根据电源和负荷基本方程U_dc＝P_LΣ/I_dc计算直流电网的初始运行电压U_B0；

结合直流电网的初始运行电压U_B0、储能侧换流器承受的最大电流为1.2I_N及所述电压电流关系计算C₂点对应的二层电压极限值为U_C2＝P’_LΣ/1.2I_N，其中，P’_LΣ为第二层控制模式中切除不重要负荷后恒功率负荷的功率，I_N为换流器额定电流值。

可选的，所述直流电网二层控制最大放电电的计算方法具体包括：

确定暂态稳定的必要条件为：

其中，U_dc ^*为储能侧换流器下垂控制器中的电压参考值；k_Bi为下垂控制系数；P’_LΣ为第二层控制模式中切除不重要负荷后恒功率负荷的功率；U_dc为直流母线电压瞬时值；I_N为换流器额定电流值；ΔQ_max为直流电网放电电量的最大允许值；ΔQ_LΣ为扰动[t₀,t₁]期间负荷电流I_LΣ的累积电量；ΔQ_sΣ为扰动期间电源侧放电电量；

根据所述直流电网的初始运行电压U_B0和二层电压极限值U_C2计算直流电网截至第二层控制模式下直流电压最大允许范围ΔU_dcm＝U_B0-U_C2；

依据直流电网截至第二层控制模式下直流电压最大允许范围计算第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值：

ΔQ_2max＝C_dc(U_B0-U_C2)

其中，ΔQ_2max为第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值；C_dc为直流侧电容值。

可选的，所述暂态电量的计算方法具体包括：

在风机侧进行暂态支撑过程中，直流电网受换流器电流限制有最大的稳定裕量，确定直流电网总的最大暂态电量：

其中，t₀表示故障起始时间；t_m表示故障极限切除时间；ΔQ_{add_max}表示直流电网允许的最大暂态支撑电量；ΔQ_W表示风机所需提供的暂态电量；ΔQ_2max为第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值；C_dc为直流侧电容值；U_B0为直流电网的初始运行电压；U_C2为二层电压极限值；I_N为换流器额定电流值；

依据所述直流电网总的最大暂态电量确定经过前两层控制模式后需风机提供的暂态电量为：

ΔQ_W＝ΔQ_{add_max}-C_dc(U_B0-U_C2)。

可选的，所述暂态电量的计算方法具体包括：

对所述风机提供的暂态电量进行微分，得到需要引入风机侧换流器电流参考值的附加暂态电流：

其中，ΔQ_W为风机所需提供的暂态电量；ΔI_W为需要引入风机侧换流器电流参考值的附加暂态电流；C_dc为直流侧电容值；k_{Q_L}为负荷侧暂态支撑系数；U_dc为直流母线电压瞬时值；I_N为换流器额定电流值。

可选的，当所述母线电压瞬时值不低于所述二层电压极限值时，确定第三层控制模式不变。

本发明还提供了一种风机暂态电量控制系统，所述系统包括：

判断单元，用于检测直流电网的母线电压瞬时值，并判断所述母线电压瞬时值是否低于第二层控制模式下的二层电压极限值，其中，第二层控制模式为负荷侧电压-功率下垂控制模式；

控制模式切换单元，用于当所述母线电压瞬时值低于所述二层电压极限值时，风机侧采用暂态电量控制方法进行控制，具体包括：

暂态电量计算子单元，用于根据第二层控制模式确定的直流电网二层控制最大放电电量计算第三层控制模式下风机所需提供的暂态电量，其中，第三层控制模式为最大功率跟踪控制方法或所述风机暂态电量控制方法；

暂态电流计算子单元，用于根据所述暂态电量计算附加暂态电流；

附加电流子单元，用于将所述附加暂态电流引入风机侧换流器。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的风机暂态电量控制方法通过直流电网第三层控制模式时在机侧换流器电流参考值上叠加一个附加暂态信号ΔI_W，以此增加风机电磁功率、降低转子转速来为直流电网恢复提供暂态电量，使风机侧换流站能在直流故障期间最大限度地扩大系统的电压裕度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的风机暂态电量控制方法的流程图；

图2为直流电网第三层控制模式下风机侧换流器采用附加暂态电量控制的极限电压运行点变化原理图；

图3为风机附加暂态电量控制框图；

图4为直流电网仿真电路图；

图5为不同电压参考值下的直流电网电流响应图；

图6为不同电压参考值下的直流电网电压响应图；

图7为不同电压参考值下的直流电网负荷响应图；

图8为不同算例的电量裕度图；

图9为不同控制下的系统的故障切除响应图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种风机暂态电量控制方法及系统，保证系统在扰动或故障恢复后仍有建立稳定运行的能力，增强直流电网的暂态稳定性。

若直流电网遭遇大扰动，在电压分层控制下，储能侧首先作为电压主控单元在第一层根据下垂控制稳定直流电压，若电压仍持续跌落，负荷侧会在第二层切换定功率控制模式至电压-功率(U-P)下垂控制模式。然而，在此模式下，负荷侧减功率运行仅适于在长时间尺度中实现功率协调分配，尚不具备电压暂态支撑能力。在直流电网电压暂态支撑过程中，风电机组理论上同样具备短时增发功率的控制潜力，也可为系统稳定裕度提供附加电量。在分层控制中，优先保证风能利用率，风电机组在第三层中通过减功率运行保证系统功率平衡。为融入已有的分层控制系统，风电机组将在电压跌落超过第二层极限电压U_C2之后启动暂态电量控制。本发明能够改善现有技术的不足，进一步保证系统在扰动或故障恢复后仍有建立稳定运行的能力，增强直流系统的暂态稳定性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供的风机暂态电量控制方法是当直流电压降低时，储能侧换流器首先采用下垂控制维持电压稳定(S＝1)；若直流电压继续跌落，直流电网随之进入第二层控制模式(S＝2)，负荷侧换流器采用下垂控制，扩大直流电网的稳定运行极限至电压U_C2；若电压大幅跌落并低于极限电压U_C2,则风机侧通过暂态电量控制(S＝3)，进一步增加电压稳定裕度，为系统提供稳定支撑。

如图1所示，本实施例提供的风机暂态电量控制方法具体包括：

步骤101：检测直流电网的母线电压瞬时值，并判断所述母线电压瞬时值是否低于第二层控制模式下的二层电压极限值；

直流电网中，储能侧换流器作为电压主控单元，采用下垂控制方法；因此，先确定直流电网系统初始运行电压U_B0以及电压分层模式下第二层控制的电压极限值U_C2，具体包括：

根据直流电网中储能侧换流器采用下垂控制方法确定其存在的电压电流关系；所述电压电流关系为U_dc＝U_dc ^*-k_BiI_Bi和U_dc＝P_LΣ/I_dc，其中，U_dc为直流电网母线电压瞬时值，U_dc ^*为换流器下垂控制器中的电压参考值，k_Bi为下垂控制系数，I_Bi为换流器下垂控制器中的下垂控制电流；P_LΣ为恒功率负荷的功率；I_dc为储能侧换流器电流；

根据电源和负荷基本方程U_dc＝P_LΣ/I_dc计算直流电网的初始运行电压U_B0；

结合直流电网的初始运行电压U_B0、储能侧换流器承受的最大电流为1.2I_N及所述电压电流关系计算C₂点对应的二层电压极限值为U_C2＝P’_LΣ/1.2I_N，其中，P’_LΣ为第二层控制模式中切除不重要负荷后恒功率负荷的功率，I_N为换流器额定电流值。

然后确定直流电网暂态稳定的必要条件，计算第二层控制模式下电容器允许的最大放电电量；具体包括：

确定暂态稳定的必要条件为：

其中，U_dc ^*为储能侧换流器下垂控制器中的电压参考值；k_Bi为下垂控制系数；P’_LΣ为第二层控制模式中切除不重要负荷后恒功率负荷的功率；U_dc为直流母线电压瞬时值；I_N为换流器额定电流值；ΔQ_max为直流电网放电电量的最大允许值；ΔQ_LΣ为扰动[t₀,t₁]期间负荷电流I_LΣ的累积电量；ΔQ_sΣ为扰动期间电源侧放电电量；

根据所述直流电网的初始运行电压U_B0和二层电压极限值U_C2计算直流电网截至第二层控制模式下直流电压最大允许范围ΔU_dcm＝U_B0-U_C2；

依据直流电网截至第二层控制模式下直流电压最大允许范围计算第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值：

ΔQ_2max＝C_dc(U_B0-U_C2) (2)

其中，ΔQ_2max为第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值；C_dc为直流侧电容值。

步骤102：当所述母线电压瞬时值低于所述二层电压极限值时，风机侧采用暂态电量控制方法进行控制，具体包括：

步骤1021：根据第二层控制模式确定的直流电网二层控制最大放电电量计算第三层控制模式下风机所需提供的暂态电量；

所述暂态电量的计算方法具体包括：

在风机侧进行暂态支撑过程中，直流电网受换流器电流限制有最大的稳定裕量，确定直流电网总的最大暂态电量：

其中，t₀表示故障起始时间；t_m表示故障极限切除时间；ΔQ_{add_max}表示直流电网允许的最大暂态支撑电量；ΔQ_W表示风机所需提供的暂态电量；ΔQ_2max为第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值；C_dc为直流侧电容值；U_B0为直流电网的初始运行电压；U_C2为二层电压极限值；I_N为换流器额定电流值；

依据所述直流电网总的最大暂态电量确定经过前两层控制模式后需风机提供的暂态电量为：

ΔQ_W＝ΔQ_{add_max}-C_dc(U_B0-U_C2) (4)

步骤1022：根据所述暂态电量计算附加暂态电流；

所述暂态电量的计算方法具体包括：

对所述风机提供的暂态电量进行微分，得到需要引入风机侧换流器电流参考值的附加暂态电流：

其中，ΔQ_W为风机所需提供的暂态电量；ΔI_W为需要引入风机侧换流器电流参考值的附加暂态电流；C_dc为直流侧电容值；k_{Q_L}为负荷侧暂态支撑系数；U_dc为直流母线电压瞬时值；I_N为换流器额定电流值。分析知ΔI_W>0，附加暂态支撑控制后风机输出功率迅速增大。

步骤1023：将所述附加暂态电流引入风机侧换流器。图2为直流电网第三层控制模式下风机侧换流器采用附加暂态电量控制的极限电压运行点变化原理图。其中U_B0为系统初始运行电压，U_C2为第二层控制的最低安全运行电压，U_C3系统采用风机暂态控制后的最低安全运行电压，P’_LΣ为第二层控制模式中切除不重要负荷后恒功率负荷的功率，ΔQ_2max为第二层控制模式下直流电网在故障时间[t₀,t₂]内放电电量的最大允许值，ΔQ_W表示故障时间内风机采用暂态控制所能提供的暂态电量；图3为风机附加暂态电量控制框图，k_{Q_L}为负荷侧暂态支撑系数，ΔI_W为引入风机侧换流器电流参考值的附加暂态电流，1.2I_N为换流器承受的最大电流。

本发明还提供了一种风机暂态电量控制系统，所述系统包括：

判断单元，用于检测直流电网的母线电压瞬时值，并判断所述母线电压瞬时值是否低于第二层控制模式下的二层电压极限值，其中，第二层控制模式为负荷侧电压-功率下垂控制模式；

控制模式切换单元，用于当所述母线电压瞬时值低于所述二层电压极限值时，风机侧采用暂态电量控制方法进行控制，具体包括：

暂态电量计算子单元，用于根据第二层控制模式确定的直流电网二层控制最大放电电量计算第三层控制模式下风机所需提供的暂态电量，其中，第三层控制模式为最大功率跟踪控制方法或所述风机暂态电量控制方法；

暂态电流计算子单元，用于根据所述暂态电量计算附加暂态电流；

附加电流子单元，用于将所述附加暂态电流引入风机侧换流器。

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

下面结合一具体案例充分说明本发明提供的风机暂态电量控制方法。

例1

为了验证所提控制策略的有效性，本实施例搭建了直流电网硬件在环仿真测试系统，如图4所示。在测试系统中，储能侧换流器B-DC采用U-I下垂控制方法；负荷侧换流器L-VSC(交流负荷)和L-DC(直流负荷)均采用定功率控制；风机采用MPPT(最大功率点跟踪，Maximum Power Point Tracking)控制，经风机侧换流器W-VSC汇集功率接入直流电网。模型的基本参数如表1所示。为了测试直流电压极限值是否与理论分析一致，故在测试系统中将下垂特性系数设置为k_Bi＝3，该系数取值比在传统控制中的下垂系数略大，用于模拟系统的低压运行状态。

表1模型参数

为验证直流电网的电压极限值，通过改变储能侧换流器的电压下垂参考值，使系统不同程度地降压运行。

结合表1中基本参数，根据电源和负荷基本方程可得系统稳定运行电压理论值为U_B0＝340V，稳定运行电流值为I_B0＝53.3A，稳定极限电压值为U_C1＝233V。

同时，由式(2)可得，直流电网在第二层控制下所允许释放的最大电荷量ΔQ_2max＝0.321C。

例2

为验证直流电网第二层控制模式下的电压极限值，通过改变储能侧换流器的电压下垂参考值，使系统处于不同程度的降压运行状态。选取如下三种方案：1.0s时，直流电压下垂控制参考值分别由初始值500V降低为485V、470V、450V，均于1.5s后恢复。等效负荷的直流电流I_dc、直流电压U_dc和有功功率P_LΣ的动态响应分别如图5、6、7所示。

结合图8，在前两种算例中，稳定直流电压的计算值分别为312V和270V，高于极限值233V，不平衡电流累积电量ΔQ_LΣ-ΔQ_sΣ分别为0.075C和0.195C，都小于系统所允许释放的最大电荷量ΔQ_2max。然而，在算例3中，无法获得稳定的电压，不平衡电流累积电量超过ΔQ_2max，系统失去稳定性。

结合式(1)，当U_dc ^*＝450V时，最大允许等效负载功率约为16.8kW。因此，测试系统必须降低负荷功率以维持电压稳定。在算例1中，当电压参考值从500V降为485V时，直流电压在1.0s从330V迅速下降到305V。与算例1相比，在算例2中，由于直流电压较低，直流电网放电的电量更多，系统运行点逐渐向极限点C₂移动。由于在算例1和2中，工作点始终保持在允许范围内，所以直流电压始终高于计算的极限值，仿真系统具有保持稳定性的能力，可以恢复到稳定运行状态。1.5s后，直流电流和各端口输送功率均能够恢复到初始状态。然而，在算例3中，直流电压大幅度跌落至极限值以下，放电电量过大。因此，在算例3中，即使在1.5s后将参考电压恢复到500V，直流电压也无法恢复，并保持在测试系统中的电压极限值230V附近，该电压值与极限电压的理论计算值之间的误差在0.9％左右。直流电流大幅波动且稳定于84A，不能恢复到初始状态，此时负荷需求未能满足。此外，为了避免电压过度跌落，如图7所示，等效负载有功功率P_LΣ减小到约17kW，接近于理论计算允许值16.8kW。

例3

为验证风机暂态电量控制对直流电压暂态稳定的支持效果，设置了以下三种算例：

1)采用传统控制，电压跌落至U_dc<U_C2，切除故障；

2)风机侧采用暂态电量控制，电压跌落至U_dc<U_C2，切除故障；

3)风机侧采用暂态电量控制，故障时间进一步延长。系统动态响应如图9所示。

已知U_dc ^*＝500V，C_dc＝3mF，结合算例1中的测试数据，当采用传统控制时，系统稳定运行的实际初始电压U_B0＝330V。如图9所示，在算例1中，直流侧出现故障后，母线电压迅速跌落至230V，已接近理论计算出的电压极限值。故障清除后，由于各端换流器未提供额外的电压支撑，系统电压维持于245V，无法恢复初始运行状态，该电压可认为是测试系统采用传统控制后的极限电压U_C2，求得传统控制时系统最大放电电量ΔQ_Cmax＝0.255C。在算例2中，由于风机侧换流器可以增加附加电量、提供暂态电压支撑，直流电压下降至200V后清除故障，系统仍具有故障恢复能力。由测试结果可以看出，风机侧换流器进一步增加了系统电压允许跌落极限值。

随着故障时间的延长，在算例3中U_dc跌落至190V，为进一步验证所提风机暂态电量控制的电压允许极限，在算例3中可以看出，故障清除后，风电侧换流器按最大裕量为系统提供电压支撑，系统到达最低极限运行电压U_Cmin＝190V，此时系统最大放电电量ΔQ_Cmax＝0.42C，由此风电侧换流器为系统提供附加电量为0.165C，减少了电容器的放电深度，增大直流电网的电压安全裕度。由上述分析可得，通过调节风机侧积累电量能够拓展直流电压的稳定裕度，提高系统的暂态稳定性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种风机暂态电量控制方法，其特征在于，所述方法包括：

当直流电网遭遇大扰动使得直流电压降低时，储能侧换流器首先采用电压-电流下垂控制作为第一层控制模式维持电压稳定；若直流电压继续跌落，负荷侧换流器采用电压-功率下垂控制作为第二层控制模式；若电压大幅跌落并低于第二层控制模式下的二层电压极限U_C2,则风机侧通过最大功率跟踪控制方法或暂态电量控制方法作为第三层控制模式；

通过检测直流电网的母线电压瞬时值，判断所述母线电压瞬时值是否低于第二层控制模式下的二层电压极限值；

当所述母线电压瞬时值低于所述二层电压极限值时，风机侧采用暂态电量控制方法进行控制，具体包括：

根据第二层控制模式确定的直流电网二层控制最大放电电量计算第三层控制模式下风机所需提供的暂态电量；

根据所述暂态电量计算附加暂态电流；

将所述附加暂态电流引入风机侧换流器。

2.根据权利要求1所述的风机暂态电量控制方法，其特征在于，所述二层电压极限值的计算方法具体包括：

根据直流电网中储能侧换流器采用下垂控制方法确定其存在的电压电流关系；所述电压电流关系为U_dc＝U_dc ^*-k_BiI_Bi和U_dc＝P_LΣ/I_dc，其中，U_dc为直流母线电压瞬时值，U_dc ^*为换流器下垂控制器中的电压参考值，k_Bi为下垂控制系数，I_Bi为换流器下垂控制器中的下垂控制电流；P_LΣ为恒功率负荷的功率；I_dc为储能侧换流器电流；

根据电源和负荷基本方程U_dc＝P_LΣ/I_dc计算直流电网的初始运行电压U_B0；

结合直流电网的初始运行电压U_B0、储能侧换流器承受的最大电流为1.2I_N及所述电压电流关系计算C₂点对应的二层电压极限值为U_C2＝P’_LΣ/1.2I_N，其中，P’_LΣ为第二层控制模式中切除不重要负荷后恒功率负荷的功率，I_N为换流器额定电流值。

3.根据权利要求1所述的风机暂态电量控制方法，其特征在于，所述直流电网二层控制最大放电电量的计算方法具体包括：

确定暂态稳定的必要条件为：

其中，U_dc ^*为储能侧换流器下垂控制器中的电压参考值；k_Bi为下垂控制系数；P’_LΣ为第二层控制模式中切除不重要负荷后恒功率负荷的功率；U_dc为直流母线电压瞬时值；I_N为换流器额定电流值；ΔQ_max为直流电网放电电量的最大允许值；ΔQ_LΣ为扰动[t₀,t₁]期间负荷电流I_LΣ的累积电量；ΔQ_sΣ为扰动期间电源侧放电电量；

根据所述直流电网的初始运行电压U_B0和二层电压极限值U_C2计算直流电网截至第二层控制模式下直流电压最大允许范围ΔU_dcm＝U_B0-U_C2；

依据直流电网截至第二层控制模式下直流电压最大允许范围计算第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值：

ΔQ_2max＝C_dc(U_B0-U_C2)

其中，ΔQ_2max为第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值；C_dc为直流侧电容值。

4.根据权利要求1所述的风机暂态电量控制方法，其特征在于，所述暂态电量的计算方法具体包括：

在风机侧进行暂态支撑过程中，直流电网受换流器电流限制有最大的稳定裕量，确定直流电网总的最大暂态电量：

其中，t₀表示故障起始时间；t_m表示故障极限切除时间；ΔQ_{add_max}表示直流电网允许的最大暂态支撑电量；ΔQ_W表示风机所需提供的暂态电量；ΔQ_2max为第二层控制模式下直流电网放电电量的最大允许值；C_dc为直流侧电容值；U_B0为直流电网的初始运行电压；U_C2为二层电压极限值；I_N为换流器额定电流值；

依据所述直流电网总的最大暂态电量确定经过前两层控制模式后需风机提供的暂态电量为：

ΔQ_W＝ΔQ_{add_max}-C_dc(U_B0-U_C2)。

5.根据权利要求4所述的风机暂态电量控制方法，其特征在于，所述暂态电量的计算方法具体包括：

对所述风机提供的暂态电量进行微分，得到需要引入风机侧换流器电流参考值的附加暂态电流：

其中，ΔQ_W为风机所需提供的暂态电量；ΔI_W为需要引入风机侧换流器电流参考值的附加暂态电流；C_dc为直流侧电容值；k_{Q_L}为负荷侧暂态支撑系数；U_dc为直流母线电压瞬时值；I_N为换流器额定电流值。

6.根据权利要求1所述的风机暂态电量控制方法，其特征在于，当所述母线电压瞬时值不低于所述二层电压极限值时，确定第三层控制模式不变。

7.一种风机暂态电量控制系统，其特征在于，所述系统包括：

判断单元，用于检测直流电网的母线电压瞬时值，并判断所述母线电压瞬时值是否低于第二层控制模式下的二层电压极限值，其中，第二层控制模式为负荷侧电压-功率下垂控制模式；

控制模式切换单元，用于当所述母线电压瞬时值低于所述二层电压极限值时，风机侧采用暂态电量控制方法进行控制，具体包括：

暂态电量计算子单元，用于根据第二层控制模式确定的直流电网二层控制最大放电电量计算第三层控制模式下风机所需提供的暂态电量，其中，第三层控制模式为最大功率跟踪控制方法或所述风机暂态电量控制方法；

暂态电流计算子单元，用于根据所述暂态电量计算附加暂态电流；

附加电流子单元，用于将所述附加暂态电流引入风机侧换流器。