CN113964877B - 一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法及系统，包括：当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流；基于所述消除负序分量的电网电流及所述接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率；基于所述风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标利用储能变换器对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动。根据本发明提供的方法，可以有效抑制直流母线电压脉动和并网电流畸变，提高了电能质量和电网电压不平衡情况下风电机组的并网适应能力及安全性。

Description

一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源接入与控制领域，具体涉及一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法及系统。
背景技术
风力发电是当前最具开发潜力的新能源之一，因此风电在电力系统中比重逐步提高。由于风电通过电力电子变流装置并网，其抗扰性差，对电网的适应性能力弱，在电网电压不平衡、谐波等干扰下，风电机组稳定运行能力受到挑战。电网电压不平衡时，会产生负序分量，导致逆变器输出大量谐波分量，同时网侧逆变器输向电网功率含有二倍电网频率的分量，直流母线电压也产生严重的电压振荡。
现有技术中，主要关注正负序电流控制四个目标即消除负序电流分量、消除有功功率二倍频脉动分量、消除直流侧电压二倍频脉动分量和消除无功功率二倍频脉动分量，其中以消除有功功率二倍频脉动和消除直流侧电压二倍频脉动分量为主；在正负序电流分离的基础上，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标，忽略了对网侧并网电流的控制；以消除负序并网电流为目标控制，但有功功率和直流母线电压的波动无法消除；以消除有功功率的二倍频分量为目标，容易导致并网电流发生畸变，影响电能质量，降低了风电机组在电网电压不平衡情况下的并网适应能力及安全性。
发明内容
针对现有技术中存在的风电机组运行于电压不平衡下并网适应能力及安全性较低的问题，本发明提供一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法，包括：
当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流；
基于所述消除负序分量的电网电流及所述接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率；
基于所述风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标利用储能变换器对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动。
优选的，所述当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流，包括：
获取所述接入电网的运行数据中电网电流中的负序电网电流的d轴分量和q轴分量，并将所述负序电网电流的d轴分量和q轴分量设为零；
将设为零的所述电网电流中的负序电网电流的d轴分量和q轴分量代入到电网电流计算式中，计算得到消除负序分量后的电网电流指令值；
利用网侧变换器根据消除负序分量后的电网电流指令值调整电网电流，得到消除负序分量的电网电流。
其中，所述电网电流指令值包括正序电网电流的q轴分量指令值、负序电网电流的q轴分量指令值、正序电网电流的d轴分量指令值及负序电网电流的d轴分量指令值。
优选的，所述电网电流计算式，如下式所示：
Figure 220440DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为消除负序分量后的正序电网电流的q轴分量指令值，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为消除负序 分量后的负序电网电流的q轴分量指令值，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为消除负序分量后的正序电网电流的d轴 分量指令值，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为消除负序分量后的负序电网电流的d轴分量指令值，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为正序电网电 压的d轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为正序电网电流的q轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功功 率的平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为风电机组输入电网的三相交流无功功率的平均值。
优选的，所述基于所述风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标利用储能变换器对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动，包括：
将所述风电机组接入电网的三相交流有功功率及消除负序分量的电网电流输入到风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率和风电机组接入电网的三相就留有功功率等价关系式中，忽略网侧电阻后得到所述风电机组接入电网的三相交流有功功率和风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率的等价关系；
基于所述等价关系，将风电机组输入电网的三相交流有功功率输入到直流母线动态公式中，得到直流母线动态方程；
以抵消所述直流母线动态方程中包含的风电机组输入电网的三相交流有功功率的二倍频脉动分量为目标计算得到储能功率指令值，并将所述储能功率指令值输入到储能电流计算式中，得到储能电流参考值；
利用所述储能变换器将所述直流侧储能装置输出的有功功率及输出电流值调整储能功率指令值及储能电流参考值，抑制直流电压脉动。
优选的，所述风电机组输入电网的有功功率包括：风电机组输入电网的三相交流有功功率的平均值、风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率余弦项谐波峰值、风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率正弦项谐波峰值；
所述风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率包括：风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率的平均值、风电机组网侧变换器三相交流侧的二倍频有功功率余弦项谐波峰值、风电机组网侧变换器三相交流侧的二倍频有功功率正弦项谐波峰值。
优选的，所述储能功率指令值，按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure 652427DEST_PATH_IMAGE011
为储能功率指令值，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为风电机组输入电网的三相交流二倍频有功 功率余弦项谐波峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率正弦项谐波峰 值，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为同步角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为第t个时段。
优选的，所述储能电流计算式，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为储能电流指令值，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为直流母线电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
为储能装置的传递函数。
优选的，所述风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率计算式，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率的平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为风电机 组网侧变换器三相交流侧的二倍频有功功率余弦项谐波峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为风电机组网侧变换器 三相交流侧的二倍频有功功率正弦项谐波峰值，
Figure 177038DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功 功率的平均值，
Figure 634564DEST_PATH_IMAGE012
为风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率余弦项谐波峰值，
Figure 980094DEST_PATH_IMAGE013
为风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率正弦项谐波峰值，
Figure 68136DEST_PATH_IMAGE014
为同步角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为网侧电感，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
为消除负序分量后的正序电网电流的q轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为消除负序分量后的 负序电网电流的q轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为消除负序分量后的正序电网电流的d轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
为消除负序 分量后的负序电网电流的d轴分量。
优选的，所述直流母线动态方程，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为电容，
Figure 318858DEST_PATH_IMAGE018
为直流母线电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为机侧输出有功功率，
Figure 845654DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入 电网的三相交流有功功率的平均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
为储能输出有功功率，
Figure 668860DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 521279DEST_PATH_IMAGE013
风电机组输入电 网的三相交流二倍频有功功率余弦、正弦谐波峰值，
Figure 541187DEST_PATH_IMAGE014
为同步角速度，
Figure 701035DEST_PATH_IMAGE015
为第t个时段。
优选的，所述风电机组接入电网的三相交流有功功率按下式确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE033
式中，
Figure 768961DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功功率的平均值，
Figure 824904DEST_PATH_IMAGE012
为风电机组输 入电网的三相交流二倍频有功功率余弦项谐波峰值，
Figure 925584DEST_PATH_IMAGE013
为风电机组输入电网的三相交流 二倍频有功功率正弦项谐波峰值，
Figure 316155DEST_PATH_IMAGE006
为正序电网电压的d轴分量，
Figure 553102DEST_PATH_IMAGE007
为正序电网电流的q 轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为负序电网电压的d轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为负序电网电压的q轴分量，
Figure 107842DEST_PATH_IMAGE025
为消除负序分 量后的正序电网电流的q轴分量，
Figure 164660DEST_PATH_IMAGE026
为消除负序分量后的负序电网电流的q轴分量，
Figure 305791DEST_PATH_IMAGE027
为消 除负序分量后的正序电网电流的d轴分量，
Figure 364621DEST_PATH_IMAGE028
为消除负序分量后的负序电网电流的d轴分 量。
基于同一发明构思，本发明还提供一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升系统，其特征在于，包括：
网侧变换器，用于当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流；
储能变换器，用于基于所述消除负序分量的电网电流及所述接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动。
优选的，所述网侧变换器，包括：
获取子模块，用于获取所述接入电网的运行数据中电网电流的负序电网电流的d轴分量和q轴分量，并将所述负序电网电流的d轴分量和q轴分量设为零；
比例积分调节器，用于根据消除负序分量后的电网电流指令值后调整电网电流，得到消除负序分量的电网电流。
优选的，所述储能变换器，包括：
数据获取子模块，用于获取利用所述消除负序分量的电网电流计算得到的风电机组接入电网的三相交流有功功率；
比例谐振调节器，用于跟踪以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标计算得到的储能功率指令值及储能电流参考值对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法，包括：当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流；基于所述消除负序分量的电网电流及所述接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率；基于所述风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标利用储能变换器对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动。根据本发明提供的方法，可以有效抑制直流母线电压脉动和并网电流畸变，提高了电能质量和电网电压不平衡情况下风电机组的并网适应能力及安全性。
附图说明
图1为本发明一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法的示意图；
图2为本发明实施例中含储能的风电机组网侧变换器原理图；
图3为本发明实施例中电网电压、电流正负序分离示意图；
图4为本发明实施例中电网电流指令计算过程示意图；
图5为本发明实施例中风电机组网侧变流器控制拓扑图；
图6为本发明实施例中储能变换器控制拓扑图；
图7为本发明一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升系统的示意图。
具体实施方式
实施例1
针对现有技术中存在的风电机组在电网电压不平衡情况下的并网适应能力及安全性较差的问题，本发明提供一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法，如图1所示，包括：
步骤1，当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流；
步骤2，基于消除负序分量的电网电流及接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率；
步骤3，基于风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标利用储能变换器对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动。
在步骤1中，当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流，包括：
获取将电网电压及电流进行正、负序分离后得到的电网电流的负序电网电流的d轴分量和q轴分量，如图3所示，并将负序电网电流的d轴分量和q轴分量设为零；
在本实施例中，获取风电机组接入电网运行数据中含储能的风电机组网侧变换器 的运行数据，根据含储能的风电机组网侧变换器的内部原理，如图2所示，由于其三相交流 输入阻抗相同，即网侧三相电感相等
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，网侧三相电阻相等
Figure 995322DEST_PATH_IMAGE037
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure DEST_PATH_IMAGE039
、
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为网侧a、b、c相电感，
Figure 696693DEST_PATH_IMAGE024
为网侧电感，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure DEST_PATH_IMAGE043
为a、b、c相电 阻，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
为网侧电阻；
网侧变换器在正、负旋转坐标系dq+、dq-下的电压方程如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
（1）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure DEST_PATH_IMAGE047
、
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为正序电网电压、交流侧电压和交流侧电流的矢量；
Figure DEST_PATH_IMAGE049
、
Figure DEST_PATH_IMAGE050
、
Figure DEST_PATH_IMAGE051
为负序电网电压、交流侧电压和交流侧电流的矢量；
Figure DEST_PATH_IMAGE052
为虚数单位，
Figure 700902DEST_PATH_IMAGE014
为同步角速 度；
其中，上标“+，−”表示正、反转同步速旋转坐标系；下标“+，−”表示正、负序分量。
在两相静止αβ坐标系中网侧变换器矢量电压方程如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
（2）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure DEST_PATH_IMAGE056
为电网电压、交流侧电压和交流侧电流的矢量的αβ分量；
其中，电网电压、交流侧电压和交流侧电流的矢量的αβ分量
Figure 974758DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 746667DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 450181DEST_PATH_IMAGE056
，还可按 下式确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE057
（3）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为正序旋转坐标变换，
Figure DEST_PATH_IMAGE059
为负序旋转坐标变换；
如图4所示，将设为零的电网电流中的负序电网电流的d轴分量和q轴分量代入到电网电流计算式中，计算得到消除负序分量后的电网电流指令值；
电网电流指令值按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE060
（4）
式中，
Figure 87442DEST_PATH_IMAGE002
为消除负序分量后的正序电网电流的q轴分量指令值，
Figure 91170DEST_PATH_IMAGE003
为消除负序 分量后的负序电网电流的q轴分量指令值，
Figure 532516DEST_PATH_IMAGE004
为消除负序分量后的正序电网电流的d轴分 量指令值，
Figure 723326DEST_PATH_IMAGE005
为消除负序分量后的负序电网电流的d轴分量指令值，
Figure 275530DEST_PATH_IMAGE006
为正序电网电压 的d轴分量，
Figure 868185DEST_PATH_IMAGE007
为正序电网电流的q轴分量，
Figure 919580DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功功率 的平均值，
Figure 660003DEST_PATH_IMAGE009
为风电机组输入电网的三相交流无功功率的平均值；
利用网侧变换器根据消除负序分量后的电网电流指令值调整电网电流，得到消除负序分量的电网电流，如图5所示。
在步骤2中，基于消除负序分量的电网电流及接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率；
风电机组输入电网的三相交流瞬时有功、无功功率的计算公式，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE061
（5）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure DEST_PATH_IMAGE063
分别为风电机组输入电网的三相交流瞬时有功、无功功率，
Figure 78215DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 289491DEST_PATH_IMAGE009
分 别为风电机组输入电网的三相交流有功、无功功率的平均值，
Figure 807060DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure DEST_PATH_IMAGE064
分别为风电机组 输入电网的三相交流二次有功、无功余弦项谐波峰值，
Figure 34779DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure DEST_PATH_IMAGE065
分别为风电机组输入电 网的三相交流二次有功、无功正弦项谐波峰值；
其中，风电机组输入电网的三相交流有功、无功功率的计算矩阵如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE066
（6）
式中，
Figure 226988DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 856553DEST_PATH_IMAGE034
分别为正、负序电网电压的d轴分量，
Figure 482706DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 197721DEST_PATH_IMAGE035
分别为正、负序电 网电压的q轴分量，
Figure 98681DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 753391DEST_PATH_IMAGE028
为正、负序电网电流的d轴分量，
Figure 878342DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 18336DEST_PATH_IMAGE026
为正、负序电网电流的 q轴分量；
在电网电压不平衡条件下，风电机组网侧变换器三相交流侧的瞬时有功、无功功率可表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE067
（7）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
为风电机组网侧变换器三相交流侧的瞬时有功功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE069
为风电机组网侧 变换器三相交流侧的瞬时无功功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
为交流侧电流的矢量的αβ分量的共轭；
将消除负序分量的电网电流代入到风电机组输入电网的三相交流有功功率计算矩阵中确定风电机组接入电网的三相交流有功功率，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE071
（8）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE072
、
Figure DEST_PATH_IMAGE073
为消除负序分量后的正、负序电网电流的d轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE074
、
Figure DEST_PATH_IMAGE075
为 正、负序电网电流的q轴分量。
在步骤3中，基于风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标利用储能变换器对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动，包括：
将所述风电机组接入电网的三相交流有功功率及消除负序分量的电网电流输入到风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率和风电机组接入电网的三相就留有功功率等价关系式中，忽略网侧电阻后得到所述风电机组接入电网的三相交流有功功率和风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率的等价关系；
风电机组网侧变换器三相交流侧的瞬时有功、无功功率的计算公式，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE076
（9）
式中，
Figure 893626DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure DEST_PATH_IMAGE077
分别为风电机组网侧变换器三相交流侧的有功、无功功率的平均值，
Figure 763362DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure DEST_PATH_IMAGE078
分别为风电机组网侧变换器三相交流侧的二次有功、无功正弦项谐波峰值，
Figure 91838DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure DEST_PATH_IMAGE079
分别为风电机组网侧变换器三相交流侧的二次有功、无功余弦项谐波峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE080
、
Figure DEST_PATH_IMAGE081
分别为二倍频余弦、正弦值；
其中，风电机组网侧变换器的三相交流侧有功、无功功率的计算矩阵如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE082
（10）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE083
、
Figure DEST_PATH_IMAGE084
分别为正、负序交流侧电压的d轴分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE085
、
Figure DEST_PATH_IMAGE086
为正、负序交 流侧电压的q轴分量；
在忽略网侧电阻
Figure 256863DEST_PATH_IMAGE044
的基础上，根据式（6）和式（10）可得风电机组网侧变换器三相 交流侧的有功功率和风电机组接入电网的三相就留有功功率等价关系式，再代入消除负序 分量后的电网电流，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE087
（11）
化简式（11）可得风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率和风电机组接入电网的三相就留有功功率等价关系，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE088
（12）
基于风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率和风电机组接入电网的三相就留有功功率等价关系，将风电机组输入电网的三相交流有功功率输入到直流母线动态公式中，得到直流母线动态方程，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE089
（13）
式中，
Figure 420997DEST_PATH_IMAGE018
为直流母线电压，
Figure 112616DEST_PATH_IMAGE031
为机侧输出有功功率，
Figure 517053DEST_PATH_IMAGE032
为储能输出有功功率，
Figure 631639DEST_PATH_IMAGE030
为 电容，
Figure 209251DEST_PATH_IMAGE068
为风电机组网侧变换器三相交流侧的瞬时有功功率，
Figure 460104DEST_PATH_IMAGE021
为风电机组网侧变换器三 相交流侧的有功功率的平均值，
Figure 301021DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功功率的平均值。
由（12）式可知，直流母线存在二倍频功率波动，这直接导致直流电压脉动，威胁机侧变流器的可靠运行。因此，以抵消所述直流母线动态方程中包含的风电机组输入电网的三相交流有功功率的二倍频脉动分量为目标计算得到储能功率指令值，并将储能功率指令值输入到储能电流计算式中，得到储能电流参考值；
储能功率指令值，按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE090
（14）
式中，
Figure 466685DEST_PATH_IMAGE011
为储能功率指令值；
储能电流计算式，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE091
（15）
式中，
Figure 113567DEST_PATH_IMAGE017
为储能电流参考值，
Figure 281243DEST_PATH_IMAGE019
为传递函数；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE092
,
Figure DEST_PATH_IMAGE093
为时间常数。
利用所述储能变换器将直流侧储能装置输出的有功功率及输出电流值调整储能功率指令值及储能电流指令值，抑制直流电压脉动，如图6所示。
根据实际储能输出电流
Figure DEST_PATH_IMAGE094
与储能电流参考值
Figure 650651DEST_PATH_IMAGE017
的差值，经PR（比例谐振控制器） 生成PWM控制信号通过储能变换器将直流侧储能装置输出的有功功率及输出电流值调整储 能功率指令值及储能电流指令值；
PR比例谐振控制器的传递函数，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE095
（16）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE096
为PR比例谐振控制器传递函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE097
为比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE098
为谐振系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE099
为 谐振频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE100
为截止频率。
本发明利用网侧逆变器限制负序电流分量，利用直流侧储能抑制直流电压脉动，实现了直流母线电压抑制和风电并网电能质量提升的双重目标，释放了机组网侧变流器可控裕度，提高了风电机组电压不平衡适应能力；
利用机组网侧变流器消除负序电流分量，改善风电并网电能质量，同时通过储能变换器控制直流侧储能抑制二倍频功率脉动，进而抑制直流电压脉动；释放机组网侧变流器可控裕度，避免机侧变流器受直流电压扰动耦合影响，提高了风电机组电压不平衡适应能力。
实施例2
基于同一发明构思，本发明还提供一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升系统，如图7所示，包括：
网侧变换器，用于当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流；
储能变换器，用于基于所述消除负序分量的电网电流及所述接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动。
网侧变换器，包括：获取模块及比例积分控制器；
获取模块，用于获取将电网电压及电流进行正、负序分离再将负序电网电流的d轴分量和q轴分量设为零；
将设为零的电网电流中的负序电网电流的d轴分量和q轴分量代入到电网电流计算式中，计算得到消除负序分量后的电网电流指令值，如下式所示：
Figure 756142DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 439671DEST_PATH_IMAGE002
为消除负序分量后的正序电网电流的q轴分量指令值，
Figure 399536DEST_PATH_IMAGE003
为消除负序分 量后的负序电网电流的q轴分量指令值，
Figure 582256DEST_PATH_IMAGE004
为消除负序分量后的正序电网电流的d轴分量 指令值，
Figure 955468DEST_PATH_IMAGE005
为消除负序分量后的负序电网电流的d轴分量指令值，
Figure 881836DEST_PATH_IMAGE006
为正序电网电压的d 轴分量，
Figure 696208DEST_PATH_IMAGE007
为正序电网电流的q轴分量，
Figure 613611DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功功率的平 均值，
Figure 146224DEST_PATH_IMAGE009
为风电机组输入电网的三相交流无功功率的平均值；
比例积分控制器，用于根据消除负序分量后的电网电流指令值调整电网电流，得到消除负序分量的电网电流。
储能变换器，包括：获取模块和比例谐振控制器；
获取模块，用于获取基于消除负序分量的电网电流及接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率；
消除负序分量的电网电流后的风电机组接入电网的三相交流有功功率，按下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE101
式中，
Figure 204178DEST_PATH_IMAGE072
、
Figure 873057DEST_PATH_IMAGE073
为消除负序分量后的正、负序电网电流的d轴分量，
Figure 663159DEST_PATH_IMAGE074
、
Figure 243919DEST_PATH_IMAGE075
为 正、负序电网电流的q轴分量。
比例谐振控制器，用于根据储能功率指令值及储能电流参考值
Figure 512089DEST_PATH_IMAGE017
的生成PWM控制 信号将直流侧储能装置输出的有功功率及输出电流值调整储能功率指令值及储能电流指 令值；
储能功率指令值，按下式计算：
Figure 301054DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure 262057DEST_PATH_IMAGE011
为储能功率指令值；
储能电流计算式，如下式所示：
Figure 565999DEST_PATH_IMAGE016
式中，
Figure 372281DEST_PATH_IMAGE017
为储能电流参考值，
Figure 845113DEST_PATH_IMAGE019
为传递函数；
其中，
Figure 711438DEST_PATH_IMAGE092
,
Figure 705939DEST_PATH_IMAGE093
为时间常数。
PR比例谐振控制器的传递函数，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE102
式中，
Figure 643808DEST_PATH_IMAGE096
为PR比例谐振控制器传递函数，
Figure 407364DEST_PATH_IMAGE097
为比例系数，
Figure 444590DEST_PATH_IMAGE098
为谐振系数，
Figure 487239DEST_PATH_IMAGE099
为 谐振频率，
Figure 635324DEST_PATH_IMAGE100
为截止频率；
显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升方法，其特征在于，包括：
当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流；
基于所述消除负序分量的电网电流及所述接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率；
基于所述风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标利用储能变换器对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动；
所述当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流，包括：
获取所述接入电网的运行数据中电网电流中的负序电网电流的d轴分量和q轴分量，并将所述负序电网电流的d轴分量和q轴分量设为零；
将设为零的所述电网电流中的负序电网电流的d轴分量和q轴分量代入到电网电流计算式中，计算得到消除负序分量后的电网电流指令值；
利用网侧变换器根据消除负序分量后的电网电流指令值调整电网电流，得到消除负序分量的电网电流；
其中，所述电网电流指令值包括正序电网电流的q轴分量指令值、负序电网电流的q轴分量指令值、正序电网电流的d轴分量指令值及负序电网电流的d轴分量指令值。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述电网电流计算式，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 169439DEST_PATH_IMAGE002
为消除负序分量后的正序电网电流的q轴分量指令值，
Figure 777400DEST_PATH_IMAGE003
为消除负序分量 后的负序电网电流的q轴分量指令值，
Figure 582545DEST_PATH_IMAGE004
为消除负序分量后的正序电网电流的d轴分量 指令值，
Figure 698269DEST_PATH_IMAGE005
为消除负序分量后的负序电网电流的d轴分量指令值，
Figure 600366DEST_PATH_IMAGE006
为正序电网电压 的d轴分量，
Figure 877763DEST_PATH_IMAGE007
为正序电网电流的q轴分量，
Figure 527794DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功功率 的平均值，
Figure 181629DEST_PATH_IMAGE009
为风电机组输入电网的三相交流无功功率的平均值。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述基于所述风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标利用储能变换器对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动，包括：
将所述风电机组接入电网的三相交流有功功率及消除负序分量的电网电流输入到风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率和风电机组接入电网的三相就留有功功率等价关系式中，忽略网侧电阻后得到所述风电机组接入电网的三相交流有功功率和风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率的等价关系；
基于所述等价关系，将风电机组输入电网的三相交流有功功率输入到直流母线动态公式中，得到直流母线动态方程；
以抵消所述直流母线动态方程中包含的风电机组输入电网的三相交流有功功率的二倍频脉动分量为目标计算得到储能功率指令值，并将所述储能功率指令值输入到储能电流计算式中，得到储能电流参考值；
利用所述储能变换器将所述直流侧储能装置输出的有功功率及输出电流值调整储能功率指令值及储能电流参考值，抑制直流电压脉动。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述风电机组输入电网的有功功率包括：风电机组输入电网的三相交流有功功率的平均值、风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率余弦项谐波峰值、风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率正弦项谐波峰值；
所述风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率包括：风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率的平均值、风电机组网侧变换器三相交流侧的二倍频有功功率余弦项谐波峰值、风电机组网侧变换器三相交流侧的二倍频有功功率正弦项谐波峰值。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述储能功率指令值，按下式计算：
Figure 610336DEST_PATH_IMAGE010
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为储能功率指令值，
Figure 917690DEST_PATH_IMAGE012
为风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率余 弦项谐波峰值，
Figure 261209DEST_PATH_IMAGE013
风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率正弦项谐波峰值，
Figure 390839DEST_PATH_IMAGE014
为 同步角速度，
Figure 1949DEST_PATH_IMAGE015
为第t个时段。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述储能电流计算式，如下式所示：
Figure 886728DEST_PATH_IMAGE016
式中，
Figure 12816DEST_PATH_IMAGE017
为储能电流指令值，
Figure 506989DEST_PATH_IMAGE018
为直流母线电压，
Figure 644709DEST_PATH_IMAGE019
为储能装置的传递函数。
7.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率计算式，如下式所示：
Figure 965969DEST_PATH_IMAGE020
式中，
Figure 517036DEST_PATH_IMAGE021
为风电机组网侧变换器三相交流侧的有功功率的平均值，
Figure 113103DEST_PATH_IMAGE022
为风电机组网 侧变换器三相交流侧的二倍频有功功率余弦项谐波峰值，
Figure 934690DEST_PATH_IMAGE023
为风电机组网侧变换器三 相交流侧的二倍频有功功率正弦项谐波峰值，
Figure 98956DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功功 率的平均值，
Figure 137319DEST_PATH_IMAGE012
为风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率余弦项谐波峰值，
Figure 474759DEST_PATH_IMAGE013
为风电机组输入电网的三相交流二倍频有功功率正弦项谐波峰值，
Figure 977285DEST_PATH_IMAGE014
为同步角速度，
Figure 607724DEST_PATH_IMAGE024
为网侧电感，
Figure 398962DEST_PATH_IMAGE025
为消除负序分量后的正序电网电流的q轴分量，
Figure 212198DEST_PATH_IMAGE026
为消除负序分量后 的负序电网电流的q轴分量，
Figure 506913DEST_PATH_IMAGE027
为消除负序分量后的正序电网电流的d轴分量，
Figure 872035DEST_PATH_IMAGE028
为消除 负序分量后的负序电网电流的d轴分量。
8.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述直流母线动态方程，如下式所示：
Figure 386455DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure 3381DEST_PATH_IMAGE030
为电容，
Figure 418182DEST_PATH_IMAGE018
为直流母线电压，
Figure 157468DEST_PATH_IMAGE031
为机侧输出有功功率，
Figure 454457DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网 的三相交流有功功率的平均值，
Figure 170347DEST_PATH_IMAGE032
为储能输出有功功率，
Figure 705234DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 287525DEST_PATH_IMAGE013
风电机组输入电网 的三相交流二倍频有功功率余弦、正弦谐波峰值，
Figure 9493DEST_PATH_IMAGE014
为同步角速度，
Figure 296118DEST_PATH_IMAGE015
为第t个时段。
9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述风电机组接入电网的三相交流有功功率按下式确定：
Figure 983713DEST_PATH_IMAGE033
式中，
Figure 64802DEST_PATH_IMAGE008
为风电机组输入电网的三相交流有功功率的平均值，
Figure 539645DEST_PATH_IMAGE012
为风电机组输入电 网的三相交流二倍频有功功率余弦项谐波峰值，
Figure 36486DEST_PATH_IMAGE013
为风电机组输入电网的三相交流二倍 频有功功率正弦项谐波峰值，
Figure 14806DEST_PATH_IMAGE006
为正序电网电压的d轴分量，
Figure 30910DEST_PATH_IMAGE007
为正序电网电流的q轴 分量，
Figure 789788DEST_PATH_IMAGE034
为负序电网电压的d轴分量，
Figure 152636DEST_PATH_IMAGE035
为负序电网电压的q轴分量，
Figure 251042DEST_PATH_IMAGE025
为消除负序分 量后的正序电网电流的q轴分量，
Figure 611616DEST_PATH_IMAGE026
为消除负序分量后的负序电网电流的q轴分量，
Figure 296938DEST_PATH_IMAGE027
为 消除负序分量后的正序电网电流的d轴分量，
Figure 463477DEST_PATH_IMAGE028
为消除负序分量后的负序电网电流的d轴 分量。
10.一种电压不平衡下风电机组并网能力的提升系统，其特征在于，包括：
网侧变换器，用于当风电机组运行于电压不平衡情况下，基于接入电网的运行数据以消除电网电流负序分量为目标对网侧逆变器进行控制得到消除负序分量的电网电流；
储能变换器，用于基于所述消除负序分量的电网电流及所述接入电网的运行数据确定风电机组接入电网的三相交流有功功率，以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动；
所述网侧变换器，包括：
获取子模块，用于获取所述接入电网的运行数据中电网电流的负序电网电流的d轴分量和q轴分量，并将所述负序电网电流的d轴分量和q轴分量设为零；
比例积分调节器，用于根据消除负序分量后的电网电流指令值后调整电网电流，得到消除负序分量的电网电流。
11.根据权利要求10所述系统，其特征在于，所述储能变换器，包括：
数据获取子模块，用于获取利用所述消除负序分量的电网电流计算得到的风电机组接入电网的三相交流有功功率；
比例谐振调节器，用于跟踪以消除有功功率的二倍频脉动分量为目标计算得到的储能功率指令值及储能电流参考值对直流侧储能装置进行控制以抑制直流电压脉动。
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