CN115912453A - 风力发电机组的控制方法和控制装置 - Google Patents

风力发电机组的控制方法和控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115912453A
CN115912453A CN202110963034.0A CN202110963034A CN115912453A CN 115912453 A CN115912453 A CN 115912453A CN 202110963034 A CN202110963034 A CN 202110963034A CN 115912453 A CN115912453 A CN 115912453A
Authority
CN
China
Prior art keywords
virtual
voltage
axis
axis component
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110963034.0A
Other languages
English (en)
Inventor
于笑
郭锐
汤明杰
杨志千
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority to CN202110963034.0A priority Critical patent/CN115912453A/zh
Publication of CN115912453A publication Critical patent/CN115912453A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本公开提供一种风力发电机组的控制方法和控制装置，所述控制方法包括：通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差；基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位；将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出；基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量；根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。

Description

风力发电机组的控制方法和控制装置
技术领域
本公开涉及风力发电领域，具体涉及一种风力发电机组的控制方法和控制装置。
背景技术
当前风力发电技术正在快速发展，风力发电技术在电网应用中的渗透率也在逐渐提高。对于风力发电机组的控制，需要考虑电网稳定性、有功功率与无功功率的耦合等多种因素。如何实现对包含并网点的风力发电机组的有效控制，仍是当前的难题。
发明内容
本公开的实施例的目的在于提供一种风力发电机组的控制方法和控制装置，可以通过控制风力发电机组的并网点的注入电压，改善电网的稳定性以及有功功率与无功功率的耦合等。
根据本公开的实施例，提供一种风力发电机组的控制方法，所述控制方法包括：通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差；基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位；将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出；基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量；根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。
根据本公开的另一实施例，提供一种风力发电机组的控制装置，所述控制装置包括：有功功率偏差获取单元，被配置为通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差；虚拟内电势相位确定单元，被配置为基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位；虚拟阻抗处理单元，被配置为将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出；调制电压获取单元，被配置为基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量；电压控制单元，被配置为根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。
根据本公开的实施例，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的风力发电机组的控制方法。
根据本公开的实施例，提供一种计算装置，所述计算装置包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风力发电机组的控制方法。
采用根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法和控制装置、计算机可读存储介质、计算装置，可以实现以下技术效果之一：综合考虑电网稳定性、有功功率与无功功率的耦合等多种因素，通过在直流母线电压的动态变化过程中控制风力发电机组的并网点的注入电压，改善电网的稳定性以及有功功率与无功功率的耦合等，例如，可以实现稳定有效地控制电压源型风力发电机组的并网点的注入电压，适当提高整个系统的阻尼，同时适当地降低有功功率和无功功率的耦合程度。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本公开的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚。
图1是根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法的流程图。
图2是根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法的示意框图。
图3是根据本公开的实施例的等效拓扑图。
图4是根据本公开的实施例的风力发电机组的控制装置的框图。
图5是根据本公开的实施例的计算装置的框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明的技术构思，在此对相关术语、系统频率与直流母线电压之间的变化关系等进行如下解释和说明。
功角指的是风力发电机组的变流器的输出电压相角与电网电压相角之差。如果变流器输出电压相角超前于电网电压相角，即功角大于0，则有功功率是从变流器到交流系统；反之，当变流器输出电压相角滞后于电网电压相角，即功角小于0，有功功率则是从交流系统到变流器。其次，当变流器输出电压频率与系统频率保持一致时，功角不变。最后，在稳定状态下，变流器输出电压相角超前电网电压相角，即功角大于0，有功功率是从变流器到交流系统。
基于上述事实，可以得到如下规律：当系统频率增大时，功角会减小，变流器与交流系统之间传输的有功功率随之减小。由于直流电压偏差是反馈值减去给定值，所以，变流器为了维持直流母线电压不变，主动增大直流母线电压对应的有功功率偏差，经转子运动方程作用后，增加了自身输出频率，该频率又经过积分环节，进一步增大变流器输出电压相角，最终增大了变流器与交流系统之间的功角，从而使功角恢复到原先的稳定值，维持变流器与交流系统之间传输的有功功率。当然，也可以从另外一个角度来直观理解上述过程，即变流器为了维持与电网电压同步(即频率一致)，需要增大自身输出角频率，从而维持功角不变，由于角频率是通过直流电压偏差经一阶低通滤波器得到的，所以，才会出现直流母线电压升高的现象；当系统频率减小时，功角增大，变流器与交流系统之间传输的有功功率增大，变流器为了维持与交流系统同步，需要减小输出电压频率，所以直流母线电压出现了跌落。
本公开提出一种风力发电机组的控制方法和控制装置，可以在风力发电机组的控制系统中基于直流母线电压来动态地控制风力发电机组的并网点的注入电压，通过控制风力发电机组的并网点的注入电压，改善电网的稳定性以及有功功率与无功功率的耦合等。
下面结合附图，提供具体实施方式的描述以帮助读者获得对在此描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。
在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、装置和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本申请的公开之后将是清楚的。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个以及任何两个或更多个的任何组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与由本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如，在通用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本公开中的含义一致的含义，并且不应被理想化或过于形式化地解释。
此外，在示例的描述中，当认为公知的相关结构或功能的详细描述将引起对本公开的模糊解释时，将省略这样的详细描述。
图1是根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法的流程图。图2是根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法的示意框图。
如图1所示，在步骤S11，通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差。
根据本公开的实施例，风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差可以是直流母线电压测量值与直流母线电压参考值的差值或平方差值，但本公开不限于此，还可以是其它形式的偏差。
在图2示出的实施例中，以直流母线电压测量值udc与直流母线电压参考值udref的平方差值(即，udc 2-udref 2)为例进行说明，但本公开不限于此。
如图2所示，对直流母线电压测量值udc与直流母线电压参考值udref的平方差值进行比例积分微分(PID)运算，得到有功功率偏差ΔPref。
在直流母线电压控制环路(也可称为自同步环路)中，以直流母线电压测量值(可称为直流母线电压反馈值)与直流母线电压参考值的平方差作为PID控制器的输入，以通过PID控制器进行PID运算。
在积分运算环节(Ki/s，其中，Ki表示积分增益)，对直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行积分运算是为了解决频率适应性问题。当电网出现偏离电网的额定频率(例如，50Hz)的情况时，按照上文描述的系统频率与直流母线电压之间的关系，可知实际的直流母线电压会偏离直流母线参考值，通过对直流母线测量值与直流母线参考值的偏差进行积分，可以在角频率偏差Δω中引入一个直流量，用来抵消电网的额定角频率ω0带来的误差。可以看出，积分环节的作用十分重要。
在微分运算环节(sKc，其中，Kc表示微分增益)，对直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行微分运算是为了解决参数鲁棒性差的问题。存储在直流母线电容上的能量(例如，0.5CU2，其中，C表示直流母线电容值，U表示直流母线电容两端的电压)反映了机侧和网侧的有功功率偏差的累积效果。如果对存储在直流母线电容上的能量进行微分，则得到的微分值直接反映了机侧和网侧的有功功率偏差。可以类比同步机，如果把机侧有功功率作为机械功率，把网侧有功功率作为电磁功率，那么将网侧和机侧的有功功率偏差作用到具有阻尼绕组的转子上，相当于该有功功率偏差经过一阶低通滤波器1/(sKJ+KD)，其中，KJ表示虚拟惯量系数，KD表示虚拟阻尼系数。可以看出，微分环节不仅具有明确的物理意义，其作用是十分重要的。
在比例运算环节(KT，其中，KT表示比例增益)，对直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例运算是为了加速动态过程的响应时间，在频率变化的初始阶段，起到快速抑制变化的作用，弥补积分运算环节响应速度慢的问题，同时对微分运算环节也起到辅助作用。
在步骤S12，基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位。例如，参照图2，可基于有功功率偏差ΔPref确定虚拟角频率偏差Δω，基于虚拟角频率偏差Δω和电网的额定角频率ω0，确定虚拟角频率ω；基于虚拟角频率确定虚拟内电势相位θ。在图2示出的实施例中，可将有功功率偏差ΔPref输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差Δω。例如但不限于，可基于函数1/(sKJ+KD)构造一阶低通滤波器，以处理有功功率偏差ΔPref，进而生成虚拟角频率偏差Δω。虚拟角频率偏差Δω和电网的额定角频率ω0相加得到虚拟角频率ω。然后，通过对虚拟角频率ω进行积分得到虚拟内电势相位θ。
本公开不限于图2示出的实施例。此外，可将有功功率偏差与机侧有功功率之和输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差。可选地，可将有功功率偏差与网侧有功功率之差输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差。如此，可以通过前馈控制方式提高整体的控制速度，改善整体的动态性能。
在步骤S13，将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出。
参照图2，在本公开的示例性实施例中，虚拟阻抗可表示为Rv+jXv，其中，Rv和Xv分别表示虚拟电阻和虚拟电抗。将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块可以使dq坐标系下的并网电流igdq与虚拟阻抗相乘，从而得到d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出。通过应用虚拟阻抗可以提高整个控制系统的阻尼，同时也可以等效地降低电网强度。虚拟阻抗的增大可能会增加有功功率和无功功率之间的耦合程度，也就是说，当有功功率变化时，无功功率也会跟着变化，反之亦然。因此，需要适当设置和调节虚拟阻抗。
在步骤S14，基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量。
根据本公开的示例性实施例，可将无功功率设定值与无功功率测量值之间的偏差乘以无功下垂系数，以获得无功下垂输出；根据无功下垂输出、电网的额定电压幅值和d轴虚拟阻抗输出，确定dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量；根据q轴虚拟阻抗输出，确定dq坐标系下的并网参考电压的q轴分量。
例如，参照图2，可将无功功率设定值Q0与无功功率测量值Q之间的偏差乘以无功下垂系数KQ，获得无功下垂输出。然后，可将电网的额定电压幅值U0与无功下垂输出相加，然后减去d轴虚拟阻抗输出，得到dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量Udv *。可将并网点q轴电压设定值Uq *减去q轴虚拟阻抗输出得到dq坐标系下的并网参考电压的q轴分量Uqv *。在本公开的实施例中，可将并网点q轴电压设定值Uq *设置为0，以使dq坐标系基于电网电压定向。
根据本公开的示例性实施例，可对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量进行电压外环控制和电流内环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量。
例如，参照图2，可将dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量Udv *和q轴分量Uqv *输入至电压外环控制模块201，同时，还可将dq坐标系下的并网电压udq和dq坐标系下的并网电流igdq输入至电压外环控制模块201。通过电压外环控制模块201可以对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量Udv *和q轴分量Uqv *进行电压外环控制，得到d轴滤波电感电流参考值id *和q轴滤波电感电流参考值iq *。可将d轴滤波电感电流参考值id *和q轴滤波电感电流参考值iq *输入至电流内环控制模块202，同时，还可将dq坐标系下的并网电压udq和dq坐标系下的滤波电感电流idq输入至电流内环控制模块202。通过电流内环控制模块202可以对d轴滤波电感电流参考值id *和q轴滤波电感电流参考值iq *进行电流内环控制，得到调制电压的d轴分量umd和q轴分量umq。
在本公开的实施例中，可在电压外环控制模块201和电流内环控制模块202之间添加电流限幅模块，从而对电压外环控制模块201输出的电流进行限幅。
此外，还可对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量仅进行电压外环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量。通过对图2示出的电压外环控制模块201进行适当改造，可以在不进行电流内环控制的情况下仅对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量进行电压外环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量。
再次参照图1，在步骤S15，根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。
根据本公开的实施例，可基于dq坐标系下的虚拟内电势相位，将调制电压的d轴分量和q轴分量转换为abc坐标系下的三相电压。例如，参照图2，可通过dq/abc转换模块203，基于dq坐标系下的虚拟内电势相位θ，将调制电压的d轴分量umd和q轴分量umq转换为abc坐标系下的三相电压，然后输入至SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)模块204，进行空间矢量脉宽调制。经过空间矢量脉宽调制后的三相电压可输入至变流器205，进而用于控制风力发电机组的并网点的注入电压。
如上所述，可基于直流母线电压、dq坐标系下的并网电流等变量，利用PID控制器和虚拟阻抗模块，获得dq坐标系下的调制电压和虚拟内电势相位，以便用于控制风力发电机组的并网点的注入电压。通过根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法，可以实现稳定有效地控制电压源型风力发电机组的并网点的注入电压，适当提高整个系统的阻尼，同时适当地降低有功功率和无功功率的耦合程度。
在本公开的实施例中，风力发电机组可以是电压源型风力发电机组，但是本公开不限于此。
在图2所示的控制系统中，在电压外环控制的输入端添加了虚拟阻抗模块的控制。经过电压外环和电流内环控制，变流器在稳态下达到的控制效果为：并网点电压的dq轴分量与控制系统的dq电压参考值相等。由于静止abc坐标系和旋转dq坐标系之间的数学映射关系，在控制系统的dq轴电压参考值中附加的虚拟阻抗，等效于在变流器并网点串联了虚拟阻抗，如图3所示。
图3是根据本公开的实施例的等效拓扑图，其表示静止abc坐标系下的等效拓扑图。
参照图3，udc(t)表示随时间t变化的直流母线电压，ia、ib和ic表示流过滤波电感Lf的三相电流。在加入虚拟阻抗之前，控制的是滤波电容Cf上的三相电压ua、ub和uc。执行前述策略后，在主电路中引入了虚拟阻抗(Rv+jLv)，同时，电压控制点不再是滤波电容电压，而是并网点的三相电压(u′a，u′b，u′c)，也可表示为E∠δ。从图中可以看出，(u′a，u′b，u′c)和系统电源us之间增加了负的虚拟阻抗(-Rv-jLv)，负的虚拟电阻-Rv和虚拟感抗-Lv可以抵消输电线路的电阻R∑和感抗L∑，从而进一步实现有功功率和无功功率解耦。
但是，如果负的虚拟电阻-Rv和虚拟感抗-Lv取值不当，就会造成整个系统出现负阻尼，从而产生振荡风险。因此，为了提高系统阻尼，需要引入正的虚拟电阻+Rv和虚拟感抗+Lv，在不增加有功功率和无功功率耦合程度的前提下，适当增加系统的正阻尼。为了在E∠δ和系统电源us之间引入正的虚拟电阻+Rv和虚拟感抗+Lv，(u′a，u′b，u′c)左侧和右侧的虚拟电阻和虚拟感抗的符号可以取反，及在主电路中引入了负的虚拟阻抗(-Rv-jLv)。
如上所述，可通过在主电路中引入正的虚拟阻抗提高控制系统的稳定性。此外，可在控制系统的稳定性较为充足但是输电线路阻抗偏大的情况下，在主电路中引入负的虚拟阻抗。如此，可以通过引入虚拟阻抗来改善系统的动态性能。
图4是根据本公开的实施例的风力发电机组的控制装置4的框图。在本公开的实施例中，控制装置4可设置在风电场的中央控制器中、风力发电机组的处理器中，还可设置在与风力发电机组通信的任何其它处理装置中。在本公开的实施例中，风力发电机组可以是电压源型风力发电机组。
控制装置4可包括有功功率偏差获取单元401，有功功率偏差获取单元401被配置为通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差。
控制装置4可包括虚拟内电势相位确定单元402，虚拟内电势相位确定单元402可被配置为基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位。
根据本公开的实施例，虚拟内电势相位确定单元402还可被配置为：基于有功功率偏差确定虚拟角频率偏差；基于虚拟角频率偏差和电网的额定角频率，确定虚拟角频率；基于虚拟角频率确定虚拟内电势相位。
虚拟内电势相位确定单元402还可被配置为：将有功功率偏差输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差。
虚拟内电势相位确定单元402还可被配置为：将有功功率偏差与机侧有功功率之和输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差；或者，将有功功率偏差与网侧有功功率之差输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差。
控制装置4可包括虚拟阻抗处理单元403，虚拟阻抗处理单元403可被配置为将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出。
控制装置4可包括调制电压获取单元404，调制电压获取单元404可被配置为基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量。
根据本公开的实施例，调制电压获取单元404可被配置为：将无功功率设定值与无功功率测量值之间的偏差乘以无功下垂系数，以获得无功下垂输出；根据无功下垂输出、电网的额定电压幅值和d轴虚拟阻抗输出，确定dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量；根据q轴虚拟阻抗输出，确定dq坐标系下的并网参考电压的q轴分量。
调制电压获取单元404还可被配置为：对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量进行电压外环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量。
调制电压获取单元404还可被配置为：对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量进行电压外环控制和电流内环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量。
控制装置4可包括电压控制单元405，电压控制单元405可被配置为根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。
可参照图1至图3描述的根据本公开的风力发电机组的控制方法来理解控制装置4中的各个单元的操作，为了简洁在此不再赘述。
根据本公开的实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法。
在本公开的实施例中，所述计算机可读存储介质可承载有一个或者多个程序，当所述计算机程序被执行时可实现参照图1至图3描述的以下步骤：通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差；基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位；将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出；基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量；根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。
计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储计算机程序的有形介质，该计算机程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以包含在任意装置中；也可以单独存在，而未装配入该装置中。
图5是根据本公开的实施例的计算装置的框图。
参照图5，根据本公开的实施例的计算装置5可包括存储器51和处理器52，在存储器51上存储有计算机程序53，当计算机程序53被处理器52执行时，实现根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法。
在本公开的实施例中，当所述计算机程序53被处理器52执行时，可实现参照图1至图3描述的风力发电机组的控制方法的操作：通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差；基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位；将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出；基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量；根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。
图5示出的计算装置仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
以上已参照图1至图5描述了根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法、控制装置、计算机可读存储介质、计算装置。然而，应该理解的是：图4中所示的控制装置及其各个单元可分别被配置为执行特定功能的软件、硬件、固件或上述项的任意组合，图5中所示的计算装置并不限于包括以上示出的组件，而是可根据需要增加或删除一些组件，并且以上组件也可被组合。
采用根据本公开的实施例的风力发电机组的控制方法和控制装置，至少可以实现以下技术效果之一：综合考虑电网稳定性、有功功率与无功功率的耦合等多种因素，通过在直流母线电压的动态变化过程中控制风力发电机组的并网点的注入电压，改善电网的稳定性以及有功功率与无功功率的耦合等，例如，可以实现稳定有效地控制电压源型风力发电机组的并网点的注入电压，适当提高整个系统的阻尼，同时适当地降低有功功率和无功功率的耦合程度。
由控制系统中的各个组件或控制器执行的控制逻辑或功能可由在一个或多个附图中的流程图或类似示图来表示。这些附图提供代表性的控制策略和/或逻辑，代表性的控制策略和/或逻辑可使用一个或更多个处理策略(诸如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现。因此，示出的各个步骤或功能可按照示出的顺序被执行、并行地执行或者在一些情况下被省略。虽然未总是被明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，示出的一个或更多个步骤或功能可根据使用的特定处理策略而被重复执行。
尽管已参照优选实施例表示和描述了本公开，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。

Claims (14)

1.一种风力发电机组的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差；
基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位；
将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出；
基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量；
根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获得调制电压的d轴分量和q轴分量的步骤，包括：
将无功功率设定值与无功功率测量值之间的偏差乘以无功下垂系数，以获得无功下垂输出；
根据无功下垂输出、电网的额定电压幅值和d轴虚拟阻抗输出，确定dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量；
根据q轴虚拟阻抗输出，确定dq坐标系下的并网参考电压的q轴分量。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述获得调制电压的d轴分量和q轴分量的步骤，还包括：
对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量仅进行电压外环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量；或者，
对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量进行电压外环控制和电流内环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位的步骤，包括：
基于有功功率偏差确定虚拟角频率偏差；
基于虚拟角频率偏差和电网的额定角频率，确定虚拟角频率；
基于虚拟角频率确定虚拟内电势相位。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述基于有功功率偏差确定虚拟角频率偏差的步骤，包括：
将有功功率偏差直接输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差；或者
将有功功率偏差与机侧有功功率之和输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差；或者
将有功功率偏差与网侧有功功率之差输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述风力发电机组是电压源型风力发电机组。
7.一种风力发电机组的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
有功功率偏差获取单元，被配置为通过对风力发电机组的直流母线电压测量值与直流母线电压参考值之间的偏差进行比例积分微分运算来获取有功功率偏差；
虚拟内电势相位确定单元，被配置为基于有功功率偏差，确定虚拟内电势相位；
虚拟阻抗处理单元，被配置为将dq坐标系下的并网电流输入至虚拟阻抗模块，通过虚拟阻抗模块获得d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出；
调制电压获取单元，被配置为基于d轴虚拟阻抗输出和q轴虚拟阻抗输出、风力发电机组的无功功率设定值、无功功率测量值、电网的额定电压幅值，获取调制电压的d轴分量和q轴分量；
电压控制单元，被配置为根据虚拟内电势相位、调制电压的d轴分量和q轴分量，控制风力发电机组的并网点的注入电压。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述调制电压获取单元被配置为：
将无功功率设定值与无功功率测量值之间的偏差乘以无功下垂系数，以获得无功下垂输出；
根据无功下垂输出、电网的额定电压幅值和d轴虚拟阻抗输出，确定dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量；
根据q轴虚拟阻抗输出，确定dq坐标系下的并网参考电压的q轴分量。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述调制电压获取单元被配置为：
对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量仅进行电压外环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量；或者
对dq坐标系下的并网参考电压的d轴分量和q轴分量进行电压外环控制和电流内环控制，以获得调制电压的d轴分量和q轴分量。
10.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述虚拟内电势相位确定单元被配置为：
基于有功功率偏差确定虚拟角频率偏差；
基于虚拟角频率偏差和电网的额定角频率，确定虚拟角频率；
基于虚拟角频率确定虚拟内电势相位。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述虚拟内电势相位确定单元被配置为：
将有功功率偏差直接输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差；或者
将有功功率偏差与机侧有功功率之和输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差；或者
将有功功率偏差与网侧有功功率之差输入至一阶低通滤波器，以获取一阶低通滤波器的输出，作为虚拟角频率偏差。
12.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述风力发电机组是电压源型风力发电机组。
13.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的风力发电机组的控制方法。
14.一种计算装置，其特征在于，所述计算装置包括：
处理器；
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的风力发电机组的控制方法。
CN202110963034.0A 2021-08-20 2021-08-20 风力发电机组的控制方法和控制装置 Pending CN115912453A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110963034.0A CN115912453A (zh) 2021-08-20 2021-08-20 风力发电机组的控制方法和控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110963034.0A CN115912453A (zh) 2021-08-20 2021-08-20 风力发电机组的控制方法和控制装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115912453A true CN115912453A (zh) 2023-04-04

Family

ID=86496091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110963034.0A Pending CN115912453A (zh) 2021-08-20 2021-08-20 风力发电机组的控制方法和控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115912453A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhi et al. Model-based predictive direct power control of doubly fed induction generators
Yin et al. An improved DC-link voltage fast control scheme for a PWM rectifier-inverter system
CN108429289B (zh) 一种基于虚拟同步发电机的控制方法及系统
CN110297150B (zh) 风力发电机组并网点短路容量检测方法和装置
CN113991730A (zh) 并网逆变器电流源和电压源控制模式切换方法及系统
Khan et al. PLL-less active and reactive power controller for grid-following inverter
Pournazarian et al. Simultaneous optimization of virtual synchronous generators (VSG) parameters in islanded microgrids supplying induction motors
Ganesh et al. Development of simple technique for STATCOM for voltage regulation and power quality improvement
Rodríguez-Amenedo et al. Grid-forming control of voltage source converters based on the virtual-flux orientation
Li et al. Parameters design in active power control of virtual synchronous generator considering power-angle characteristic nonlinearity
CN115912452A (zh) 风力发电机组的控制方法和控制装置
CN116632866A (zh) 一种液流超容锂电池混合储能自适应惯量vsg控制方法
Redmann et al. Black Start Capability and Islanded Operation of Power Converters with Virtual Synchronous Generator Control
CN115912453A (zh) 风力发电机组的控制方法和控制装置
CN116260147A (zh) 一种构网型柔性直流系统的负序电压稳态控制方法及装置
Phan et al. Enhanced proportional-resonant current controller for unbalanced stand-alone DFIG-based wind turbines
Urtasun et al. Dynamic Enhancement of the Droop Control for Grid-Forming Inverters
Quang et al. Principles of vector orientation and vector orientated control structures for systems using three-phase AC machines
KR102381735B1 (ko) 계통연계 3상 인버터 제어 장치
Roy et al. HT-PLL-Based Seamless Transition Strategy for DFIG With Power Quality Enhancement Through Fractional-Order Adaptive Filter
Phan et al. An effective rotor current controller for unbalanced stand-alone DFIG systems in the rotor reference frame
Wang et al. Robust predictive current control for induction motor in synchronous rotating frame
Yan et al. Modeling and stability analysis of microgrid with high proportion of renewable energy generation
CN117674174B (zh) 一种构网型statcom的控制方法和系统
CN113178893B (zh) 基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination