CN115940250A - 双馈风机控制系统、方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双馈风机控制系统、方法、装置、存储介质及计算机设备，涉及风力发电技术领域。其中，所述系统用于控制包括双馈发电机与背靠背换流器的双馈风机，所述系统包括：撑压电阻电路，其输入端与双馈发电机的定子端连接，撑压电阻电路的输出端连接到与双馈发电机对应的并网点；直流撑压电路，其第一端与直流侧电容的第一端连接，直流撑压电路的第二端与直流侧电容的第二端连接；系统控制器，与撑压电阻电路的控制端和直流撑压电路的控制端电连接，用于控制撑压电阻电路为双馈发电机提供定子端支撑电压，以及控制直流撑压电路为背靠背换流器提供直流侧支撑电压。上述系统能有效减少风电系统实现低电压故障穿越功能所需的成本。

Description

双馈风机控制系统、方法、装置、存储介质及计算机设备

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种双馈风机控制系统、方法、装置、存储介质及计算机设备。

背景技术

据预测，到2025年，我国新能源发电系统的总装机量将达到整个发电系统装机容量的50％。而作为电力系统中新能源的主力军——风电也必然会得到大力发展。

在风电系统中，低电压故障穿越(low-voltage fault ride through，LFRT)功能是风力发电机所需要的关键能力。尤其对于基于双馈风机(doubly fed inductiongenerators，DFIG)的风电系统，由于定子端直接与并网点相连，当并网电压降低时，会导致定子端电压和直流侧电压迅速下降，进而使系统的稳定性与运行可靠性受到严重的干扰，此时合理的LFRT便成为必不可少的措施。

当前，通常采用交流侧并联电力电子crowbar或直流侧并联电力电子chopper的形式来使双馈风机具备低电压故障穿越能力。但上述两种方法为了避免因出现大量无功功率导致电力系统不稳定情况，需要在风电系统中增加额外的无功设备，如statcom，SVC等，此举极大增加了风电系统的成本。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种双馈风机控制系统、方法、装置、存储介质及计算机设备，主要目的在于解决风电系统在实现低电压故障穿越功能时建设成本高昂的技术问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种双馈风机控制系统，用于控制双馈风机，所述双馈风机包括双馈发电机与背靠背换流器，所述背靠背换流器包括机侧换流器、网侧换流器与直流侧电容，该系统包括：

撑压电阻电路，所述撑压电阻电路的输入端与所述双馈发电机的定子端连接，所述撑压电阻电路的输出端连接到与所述双馈发电机对应的并网点；

直流撑压电路，所述直流撑压电路的第一端与所述直流侧电容的第一端连接，所述直流撑压电路的第二端与所述直流侧电容的第二端连接；

系统控制器，与所述撑压电阻电路的控制端和所述直流撑压电路的控制端电连接，用于控制所述撑压电阻电路为所述双馈发电机提供定子端支撑电压，以及控制所述直流撑压电路为所述背靠背换流器提供直流侧支撑电压。

根据本发明的第二个方面，提供了一种双馈风机控制方法，该方法包括：

监测所述并网点的并网电压，并将所述并网电压与预设的并网电压阈值进行比较；

若所述并网电压大于或等于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于导通状态，控制所述直流撑压电路处于断开状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流和第一交轴电流：

若所述并网电压小于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于断开状态，控制所述直流撑压电路处于导通状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流和第二交轴电流。

根据本发明的第三个方面，提供了一种双馈风机控制装置，该装置包括：

条件判断模块，用于监测所述并网点的并网电压，并将所述并网电压与预设的并网电压阈值进行比较；

第一电流生成模块，用于若所述并网电压大于或等于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于导通状态，控制所述直流撑压电路处于断开状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流和第一交轴电流；

第二电流生成模块，用于若所述并网电压小于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于断开状态，控制所述直流撑压电路处于导通状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流和第二交轴电流。

根据本发明的第四个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述双馈风机控制方法。

根据本发明的第五个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述双馈风机控制方法。

本发明提供的一种双馈风机控制系统、方法、装置、存储介质及计算机设备，通过为双馈发电机的直流侧电容设置与其并联的直流撑压电路，可以使双馈发电机在低电压故障穿越期间的直流侧电压得到维持，提高了双馈发电机在低电压故障穿越期间的稳定性。同时，通过在双馈发电机的定子端与并网点之间串联一个撑压电阻电路，在并网电压下降时在撑压电阻电路处产生撑压，保证了定子端电压大小的稳定，从而提高了风电系统在低电压故障穿越时的稳定性。进一步的，由于双馈发电机在低电压故障穿越期间定子端的电压被撑压电阻电路进行维持。因此，双馈发电机在低电压故障穿越期间并不需要消耗大量的无功功率来维持励磁电压，可以有效减少双馈发电机所需要的外部无功补偿设备，降低了风电系统建设成本。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种现有的双馈风机的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种双馈风机控制系统示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种撑压电阻电路的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种直流撑压电路的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的一种双馈风机控制方法的流程示意图；

图6示出了本发明实施例提供的一种双馈风机控制装置的结构示意图；

图7示出了本发明实施例提供的另一种双馈风机控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在现有的风力发电系统中，双馈风机的低电压故障穿越功能是其所需的关键能力。图1给出了现有的双馈风机的结构示意图，如图1所示：因为双馈发电机1的定子端直接与并网点2相连，当并网点2电压降低时，电力系统的稳定性与运行可靠性将受到严重的干扰。同时，当并网点2的电压降低时，背靠背换流器3处的直流侧电压也会急剧下降，进一步导致电力系统的稳定性与运行可靠性降低。

针对上述问题，在一个实施例中，如图2所示，提供了一种双馈风机控制系统，用于控制双馈风机，所述双馈风机包括双馈发电机100和背靠背换流器400，所述背靠背换流器400包括机侧换流器410、网侧换流器420与直流侧电容430，所述系统包括：

撑压电阻电路200，所述撑压电阻电路200的输入端与所述双馈发电机100的定子端连接，所述撑压电阻电路200的输出端连接到与所述双馈发电机100对应的并网点300。应当注意的是，现有的双馈风机中多采用三相电输送形式，当采用三相电模式时，每一相的输电线路都连接有一个撑压电阻电路200，以实现定子端的电压稳定。相应的，若使用其他输送形式同样适用于本实施例，这里不再赘述。

其中，撑压电阻电路200可以包括带有附加电阻的输电线路以及不带有附加电阻的输电线路。撑压电阻电路200可以受控将带有附加电阻的输电线路或不带有附加电阻的输电线路作为双馈发电机100向并网点300输送电能的输电线路。进一步的，当带有附加电阻的输电线路作为双馈发电机100向并网点300输送电能的输电线路时，可以利用双馈发电机100产生的励磁电流在附加电阻上产生支撑电压，使定子端的电压保持稳定。

直流撑压电路440，所述直流撑压电路440的第一端与所述直流侧电容430的第一端连接，所述直流撑压电路440的第二端与所述直流侧电容430的第二端连接。

其中，直流撑压电路440可以包括支撑电阻与开关控制器，开关控制器可以控制是否将支撑电阻并联连接到直流侧电容430。进一步的，当支撑电阻并联连接到直流侧电容430时，可以为背靠背换流器提供直流侧电压的支撑电压。

系统控制器(图中未示出)，与所述撑压电阻电路200的控制端和所述直流撑压电路440的控制端电连接，用于控制所述撑压电阻电路200为所述双馈发电机提供定子端支撑电压，以及控制所述直流撑压电路440为所述背靠背换流器400提供直流侧支撑电压。

具体的，当并网点300的电压急剧下降时，可以由系统控制器将带有附加电阻的输电线路作为双馈发电机100向并网点300输送电能的输电线路，以使附加电阻可以为双馈发电机100的定子端提供定子端支撑电压，保证定子端的电压稳定。同时，系统控制器还可以控制直流撑压电路440将支撑电阻并联连接到直流侧电容430，为背靠背换流器400提供直流侧的支撑电压，保证直流侧电压的稳定，进而使双馈风机具有较强的低电压故障穿越能力。应当注意的是，若双馈风机采用多相输电形式，系统控制器可以控制与每相供电对应的撑压电阻电路200，以使双馈风机具有较强的低电压故障穿越能力。

在本实施例中，通过为双馈发电机的直流侧电容设置与其并联连接的直流撑压电路，可以使双馈发电机在低电压故障穿越期间的直流侧电压得到维持，提高了双馈发电机在低电压故障穿越期间的稳定性。同时，通过在双馈发电机的定子端与并网点之间串联一个撑压电阻电路，在并网电压下降时在撑压电阻电路处产生撑压，保证了定子端电压大小的稳定，从而提高了风电系统在低电压故障穿越时的稳定性。进一步的，由于双馈发电机在低电压故障穿越期间定子端的电压被撑压电阻电路进行维持。因此，双馈发电机在低电压故障穿越期间并不需要消耗大量的无功功率来维持励磁电压，可以有效减少双馈发电机所需要的外部无功补偿设备，降低了风电系统建设成本。

在一个实施例中，请参阅图3，图3给出了撑压电阻电路的结构示意图：所述撑压电阻电路200包括撑压电阻210与第一开关220，所述撑压电阻210的第一端与所述第一开关220的第一端并联连接到所述撑压电阻电路200的输入端，以实现与双馈发电机100的定子端连接。所述撑压电阻210的第二端与所述第一开关220的第二端并联连接到所述撑压电阻电路200的输出端，以实现与并网点300连接。所述第一开关220的控制端与所述系统控制器(图中未示出)的第一输出端电连接。其中，第一开关220受系统控制器控制实现开启和关闭。进一步的，当并网点300的电压处于正常状态时，系统控制器可以控制第一开关220导通，以使撑压电阻210被短路，双馈发电机100的输出电能会直接输送到并网点300；相对的，当并网点300的电压急剧下降时，系统控制器可以控制第一开关220断开，使撑压电阻210接入到双馈发电机100到并网点300之间的电能输电线路，以使定子端的励磁电流在撑压电阻210上产生电压，进而使使定子端的电压保持稳定。本申请的实施例中，通过在双馈发电机的定子端与并网点之间串联一个撑压电阻电路，在并网电压下降时能够利用控制转子端发出的直轴、交轴电流使定子端产生励磁电流，并在撑压电阻电路处产生撑压，以保证了定子端电压大小的稳定，从而提高了风电系统在低电压故障穿越时的稳定性。

在一个实施例中，请参阅图4，图4给出了直流撑压电路的结构示意图：在背靠背换流器400中，所述直流撑压电路440包括支撑电阻442与第二开关441，其中，所述支撑电阻442与所述第二开关441串联连接在所述直流撑压电路440的第一端与所述直流撑压电路440的第二端之间，所述第二开关441的控制端与所述系统控制器(图中未示出)的第二输出端电连接。其中，第二开关441受系统控制器控制实现开启和关闭。进一步的，当并网电压处于正常状态时，系统控制器可以控制第二开关441断开，使支撑电阻442与背靠背换流器400断路。相应的，当并网点的电压急剧下降时，系统控制器可以控制第二开关441导通，使直流撑压电路440与直流侧电容430并联连接，使支撑电阻442在机侧换流器410和网侧换流器420间的的电流作用下产生电压，进而使背靠背换流器400的直流侧电压保持稳定。本申请的实施例中，通过为双馈发电机的直流侧电容设置与其并联连接的直流撑压电路，可以使双馈发电机在低电压故障穿越期间的直流侧电压得到维持，提高了双馈发电机在低电压故障穿越期间的稳定性。

本实施例提供的双馈风机控制系统，通过在双馈发电机的定子端与并网点之间的每相输电线路都串联一个撑压电阻电路，通过第一开关控制是否将带有撑压电阻的线路作为双馈发电机的定子端与并网点间的输电线路。当并网电压急剧下降时，将将带有撑压电阻的线路作为双馈发电机的定子端与并网点间的输电线路，利用转子端发出的直轴、交轴电流使定子端产生励磁电流，并在撑压电阻电路处产生撑压，保证了定子端电压大小的稳定，从而提高了风电系统在低电压故障穿越时的稳定性。进一步的，由于双馈发电机在低电压故障穿越期间定子端的电压被撑压电阻电路进行维持。进一步的，通过为双馈发电机的直流侧电容设置与其并联连接的直流撑压电路，并由系统控制器控制直流撑压电路中的第二开关的导通与断开，实现将支撑电阻接入到背靠背换流器中，可以使双馈发电机在低电压故障穿越期间的直流侧电压得到维持，提高了双馈发电机在低电压故障穿越期间的稳定性。因此，双馈发电机在低电压故障穿越期间并不需要消耗大量的无功功率来维持励磁电压，可以有效减少双馈发电机所需要的外部无功补偿设备，降低了风电系统建设成本。

在一个实施例中，如图5所示，提供了一种双馈风机控制方法，以该方法应用于双馈风机控制系统的系统控制器中，包括以下步骤：

501、监测所述并网点的并网电压，并将所述并网电压与预设的并网电压阈值进行比较。

其中，并网电压阈值可以为判断电网系统是否发生低电压故障的判断阈值，当并网电压大于或等于并网电压阈值时，可以判断并网电压处于正常状态；而当并网电压小于并网电压阈值时，可以判断电力系统发生低电压故障。

具体的，可以实时或周期性获取并网点的并网电压，并与预设的并网电压阈值进行比较。而并网电压阈值的值可以根据实际情况设定。

502、若所述并网电压大于或等于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于导通状态，控制所述直流撑压电路处于断开状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流和第一交轴电流。

具体的，在并网电压大于或等于并网电压阈值时，可以通过将撑压电阻电路的第一开关处于导通状态来使撑压电阻电路处于导通状态，以使撑压电阻被短路，双馈发电机的输出电能会直接通过输电线路输送到并网点。进一步的，可以通过将直流撑压电路的第二开关处于断开状态，使支撑电阻与背靠背换流器断路，进而使背靠背换流器可以正常生成直流侧电压。进一步的，通过机侧换流器根据预设的有功功率参考值，向双馈发电机的转子端发送第一直轴电流，以使双馈发电机的定子端在带有第一直轴电流的转子端作用下向并网点发送与有功功率参考值相同的有功功率。同时，通过机侧换流器根据预设的并网电压参考值，向双馈发电机的转子端发送第一交轴电流，以使双馈发电机的定子端在带有第一交轴电流的转子端作用下向并网点发送与并网电压参考值相同的励磁电压。

其中，有功功率参考值可以为预设的在电力系统正常运行时双馈风机应当向并网点提供的有功功率值，而并网电压参考值可以为电力系统正常运行时双馈风机应当向并网点提供的励磁电压。进一步的，双馈发电机的定子端生成的励磁电压可以通过升变压器生成电力系统并网点所需的电压值。具体的，有功功率参考值和并网电压参考值可以通过实际情况确定。

503、若所述并网电压小于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于断开状态，控制所述直流撑压电路处于导通状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流和第二交轴电流。

具体的，当并网电压小于并网电压阈值时，可以判断电力系统发生低电压故障。此时，可以通过将撑压电阻电路的第一开关处于断开状态来使撑压电阻电路处于断开状态，以使撑压电阻接入到双馈发电机到并网点之间的电能输电线路中，从而使定子端的励磁电流在撑压电阻上产生电压，进而使定子端的电压保持稳定。同时，可以使机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流，以使双馈发电机的定子端在带有第二直轴电流的转子端作用下向并网点发送与预设的有功功率保护值相同的有功功率。其中，有功功率保护值用于标定当电力系统发生低电压故障时，双馈风机应当向并网点发送的有功功率的值。有功功率保护值的数值通常小于有功功率参考值的数值，在通常情况下可以将有功功率保护值设置为零，以最大限度减小故障电流。有功功率保护值的具体数值可以根据实际情况确定。同时，通过机侧换流器根据预设的并网电压保护值，向双馈发电机的转子端发送第二交轴电流，以使双馈发电机的定子端在带有第二交轴电流的转子端下生成励磁电流，使撑压电阻在励磁电流的作用下产生电压，对定子端的励磁电压进行补偿，以使定子端的励磁电压与并网电压保护值相等，进而保证双馈发电机的定子端的电压保持稳定。其中，并网电压保护值可以为当电力系统发生低电压故障时双馈发电机定子端应当具有的电压值，以使双馈风机具有低电压穿越功能。并网电压保护值的数值通常小于并网电压参考值的数值，并网电压保护值的具体数值可以根据实际情况确定。

进一步的，当并网电压小于并网电压阈值时，可以通过将直流撑压电路的第二开关处于导通状态，以使直流撑压电路中的支撑电阻与直流侧电容并联连接，使支撑电阻在机侧换流器和网侧换流器间的的电流作用下产生电压，进而使背靠背换流器的直流侧电压保持稳定。

本实施例提供的双馈风机控制方法，在电力系统处于正常状态时，通过调整撑压电阻电路与直流撑压电路的结构，使本申请实施例中的双馈风机能够实现与现有双馈风机相同的发电能力。而当电力系统发生低电压故障时，能够将撑压电阻与支撑电阻接入到双馈风机系统中，在对转子端的直轴电流与交轴电流的控制下，实现定子端电压与直流侧电压的稳定，提高了双馈发电机在低电压故障穿越期间的稳定性。

在一个实施例中，步骤502所述的控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流的实现方式为：首先，监测所述双馈发电机输出的第一实时有功功率，并计算预设的有功功率参考值与所述第一实时有功功率的第一差值。其中，第一实时有功功率为电力系统未发生低电压故障时双馈风机向并网点发送的有功功率。然后，将所述第一差值输入到第一比例积分控制器中，得到第一直轴电流参考值，并将所述第一直轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第一直轴电流参考值生成第一直轴电流，并将所述第一直轴电流发送至所述双馈发电机的转子端。具体的，第一比例积分控制器设置于现有的机侧换流器的控制系统中，用于接收有功功率参考值与当前的第一实时有功功率，并计算有功功率参考值与第一实时有功功率的第一差值；随后，第一比例积分控制器会根据第一差值生成第一直轴电流参考值；再后，将第一直轴电流参考值发送到机侧换流器的控制系统中的内环电流控制器，以使内环电流控制器根据第一直轴电流参考值向机侧换流器发送脉冲信号；最后，机侧换流器在接收到上述脉冲信号后，会生成与第一直轴电流参考值对应的第一直轴电流，并将第一直轴电流发送到双馈发电机转子端，以调整双馈发电机的定子端产生的有功功率。第一比例积分控制器通过不断的获取第一差值并调整第一直轴电流参考值，以使机侧换流器向转子端发送的第一直轴电流发生改变，调整定子端生成的第一实时有功功率，使第一实时有功功率的数值向有功功率参考值靠拢，以减小有功功率参考值与实时有功功率的差值。最终使定子端在第一直轴电流的作用下生成与有功功率参考值相同的有功功率。

进一步的，步骤502所述的控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一交轴电流的实现方式为：首先，监测所述双馈发电机输出的第一实时励磁电压，并计算预设的并网电压参考值与所述第一实时励磁电压的第二差值。其中，第一实时励磁电压为电力系统未发生低电压故障时双馈风机向并网点发送的励磁电压。然后，将所述第二差值输入到第二比例积分控制器中，得到第一交轴电流参考值，并将所述第一交轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第一交轴电流参考值生成第一交轴电流，并将所述第一交轴电流发送至所述双馈发电机的转子端。具体的，第二比例积分控制器设置于现有的机侧换流器的控制系统中，用于接收预设的并网电压参考值与当前的第一实时励磁电压，并计算并网电压参考值与第一实时励磁电压的第二差值；随后，第二比例积分控制器会根据第二差值生成第一交轴电流参考值；再后，将第一交轴电流参考值发送到机侧换流器的控制系统中的内环电流控制器，以使内环电流控制器根据第一交轴电流参考值向机侧换流器发送脉冲信号；最后，机侧换流器在接收到上述脉冲信号后，会生成与第一交轴电流参考值对应的第一交轴电流，并将第一交轴电流发送到双馈发电机转子端，以调整双馈发电机的定子端产生的励磁电压。第二比例积分控制器通过不断的获取第二差值并调整第一交轴电流参考值，以使机侧换流器向转子端发送的第一交轴电流发生改变，调整定子端生成的第一实时励磁电压，使第一实时励磁电压的数值向并网电压参考值靠拢，以减小并网电压参考值与第一实时励磁电压的差值。最终使定子端在第一交轴电流的作用下生成与并网电压参考值相同的励磁电压。

在本申请的实施例中，通过机侧换流器中带有的第一比例积分控制器与第二比例积分控制器调整发送到转子端的直轴电流与交轴电流，使定子端在转子端的作用下生成符合预设标准的有功功率与励磁电压，保证双馈风机在电力系统处于正常状态下的电力输出能力。

在一个实施例中，步骤503所述的控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流的实现方式为：首先，监测所述双馈发电机输出的第二实时有功功率，并计算预设的有功功率保护值与所述第二实时有功功率的第三差值。其中，第二实时有功功率为电力系统发生低电压故障时，双馈风机向并网点发送的有功功率。然后，将所述第三差值输入到第三比例积分控制器中，得到第二直轴电流参考值，并将所述第二直轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第二直轴电流参考值生成第二直轴电流，并将所述第二直轴电流发送至所述双馈发电机的转子端。具体的，第三比例积分控制器设置于现有的机侧换流器的控制系统中，用于接收有功功率保护值与当前的第二实时有功功率，并计算有功功率保护值与第二实时有功功率的第三差值；随后，第三比例积分控制器会根据第三差值生成第二直轴电流参考值；再后，将第二直轴电流参考值发送到机侧换流器的控制系统中的内环电流控制器，以使内环电流控制器根据第二直轴电流参考值向机侧换流器发送脉冲信号；最后，机侧换流器在接收到上述脉冲信号后，会生成与第二直轴电流参考值对应的第二直轴电流，并将第二直轴电流发送到双馈发电机转子端，以调整双馈发电机的定子端产生的有功功率。第三比例积分控制器通过不断的获取第三差值并调整第二直轴电流参考值，以使机侧换流器向转子端发送的第二直轴电流发生改变，调整定子端生成的第二实时有功功率，使第二实时有功功率的数值向有功功率保护值靠拢，以减小有功功率保护值与第二实时有功功率的差值。最终使定子端在第二直轴电流的作用下生成与有功功率保护值相同的有功功率。

进一步的，步骤503所述的控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二交轴电流的实现方式为：首先，监测所述双馈发电机输出的第二实时励磁电压，并计算预设的并网电压保护值与所述第二实时励磁电压的第四差值。其中，第二实时励磁电压为电力系统发生低电压故障时，双馈发电机定子端的励磁电压。然后，将所述第四差值输入到第四比例积分控制器中，得到第二交轴电流参考值，并将所述第二交轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第二交轴电流参考值生成第二交轴电流，并将所述第二交轴电流发送至所述双馈发电机的转子端。具体的，第四比例积分控制器设置于现有的机侧换流器的控制系统中，用于接收预设的并网电压保护值与当前的第二实时励磁电压，并计算并网电压保护值与第二实时励磁电压的第四差值；随后，第四比例积分控制器会根据第四差值生成第二交轴电流参考值；再后，将第二交轴电流参考值发送到机侧换流器的控制系统中的内环电流控制器，以使内环电流控制器根据第二交轴电流参考值向机侧换流器发送脉冲信号；最后，机侧换流器在接收到上述脉冲信号后，会生成与第二交轴电流参考值对应的第二交轴电流，并将第二交轴电流发送到双馈发电机转子端，以调整双馈发电机的定子端产生的励磁电流；进一步的，励磁电流会经撑压电阻产生电压，进而对定子端的励磁电压进行补偿。第四比例积分控制器通过不断的获取第四差值并调整第二交轴电流，以使机侧换流器向转子端发送的第二交轴电流发生改变，使定子端的励磁电流发生改变，进而改变定子端的第二实时励磁电压，使第二实时励磁电压的数值向并网电压保护值靠拢，以减小并网电压保护值与第二实时励磁电压的差值。最终使经过撑压电阻上的电压补偿后的励磁电压与并网电压保护值相同。

在本申请的实施例中，通过机侧换流器中带有的第三比例积分控制器与第四比例积分控制器调整发送到转子端的直轴电流与交轴电流，使定子端在转子端的作用下，生成符合在电力系统发生低电压故障时预设标准的有功功率与励磁电压，保证双馈风机在电力系统发生低电压故障时的低电压故障穿越能力。

在一个实施例中，上述双馈风机控制方法还可以包括以下步骤：首先，监测所述背靠背换流器的实时直流侧电压，并计算预设的直流侧电压参考值与所述实时直流侧电压的第五差值。其中，直流侧电压参考值可以为双馈风机在运行时所要实现的直流侧电压，直流侧电压参考值的数值可以根据实际情况确定。然后，将所述第五差值输入到第五比例积分控制器中，得到第三直轴电流参考值，并将所述第三直轴电流参考值发送到所述网侧换流器，以使所述网侧换流器根据所述第三直轴电流参考值生成第三直轴电流。具体的，第五比例积分控制器设置于网侧换流器的控制系统中，用于接收直流侧电压参考值与当前的实时直流侧电压，并计算直流侧电压参考值与实时直流侧电压的第五差值；随后，第五比例积分控制器会根据第五差值生成第三直轴电流参考值；再后，将第三直轴电流参考值发送到网侧换流器的控制系统中的内环电流控制器，以使内环电流控制器根据第三直轴电流参考值向网侧换流器发送脉冲信号；最后，网侧换流器在接收到上述脉冲信号后，会生成与第三直轴电流参考值对应的第三直轴电流，以调整双馈风机的直流侧电压。第五比例积分控制器通过不断的获取第五差值并调整第三直轴电流参考值，以使网侧换流器发出的第三直轴电流发生改变，调整双馈风机的直流侧电压，使实时直流侧电压的数值向直流侧电压参考值靠拢，以减小直流侧电压参考值与实时直流侧电压的差值。最终使双馈风机在第三直轴电流的作用下生成与直流侧电压参考值相同的直流侧电压。

进一步的，上述双馈风机控制方法还可以包括以下步骤：首先，监测所述并网点的实时无功功率，并计算预设的无功功率参考值与所述实时无功功率的第六差值。其中，无功功率参考值可以为双馈风机在运行时所要输出的无功功率，无功功率参考值的数值可以根据实际情况确定。然后，将所述第六差值输入到第六比例积分控制器中，得到第三交轴电流参考值，并将所述第三交轴电流参考值发送到所述网侧换流器，以使所述网侧换流器根据所述第三交轴电流参考值生成第三交轴电流。具体的，第六比例积分控制器设置于网侧换流器的控制系统中，用于接收预设的无功功率参考值与当前的实时无功功率，并计算无功功率参考值与实时无功功率的第六差值；随后，第六比例积分控制器会根据第六差值生成第三交轴电流参考值；再后，将第三交轴电流参考值发送到网侧换流器的控制系统中的内环电流控制器，以使内环电流控制器根据第三交轴电流参考值向网侧换流器发送脉冲信号；最后，网侧换流器在接收到上述脉冲信号后，会生成与第三交轴电流参考值对应的第三交轴电流，以调整双馈风机的无功功率。第六比例积分控制器通过不断的获取第六差值并调整第三交轴电流，以使网侧换流器发出的第三交轴电流发生改变，调整双馈风机的无功功率，使实时无功功率的数值向无功功率参考值靠拢，以减小无功功率参考值与实时无功功率的差值。最终使双馈风机在第三交轴电流的作用下生成与无功功率参考值相同的无功功率。

本实施例提供的双馈风机控制方法，电力系统处于正常状态时，通过调整撑压电阻电路与直流撑压电路的结构，使本申请实施例中的双馈风机能够实现与现有双馈风机相同的发电能力。并通过机侧换流器带有的比例积分控制器使双馈风机的有功功率和励磁电压达到预设的电力系统处于正常状态下的标准。而当电力系统发生低电压故障时，能够将撑压电阻与支撑电阻接入到双馈风机系统中，在对转子端的直轴电流与交轴电流的控制下，实现定子端电压与直流侧电压的稳定，并通过机侧换流器带有的比例积分控制器使双馈风机的有功功率和励磁电压达到预设的电力系统处于低电压故障状态下的标准。同时，基于网侧换流器带有的比例积分控制器使双馈风机的无功功率和直流侧电压达到预设的标准。进而，使双馈发电机在低电压故障穿越期间并不需要消耗大量的无功功率来维持励磁电压，可以有效减少双馈发电机所需要的外部无功补偿设备，降低了风电系统建设成本，并提高了双馈发电机在低电压故障穿越期间的稳定性。

进一步的，作为图5所示方法的具体实现，本实施例提供了一种双馈风机控制装置，如图6所示，该装置包括：条件判断模块61、第一电流生成模块62和第二电流生成模块63。

条件判断模块61，可用于监测所述并网点的并网电压，并将所述并网电压与预设的并网电压阈值进行比较；

第一电流生成模块62，可用于若所述并网电压大于或等于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路第一开关处于导通状态，控制所述直流撑压电路第二开关处于断开状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流和第一交轴电流；

第二电流生成模块63，可用于第二电流生成模块，用于若所述并网电压小于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路第一开关处于断开状态，控制所述直流撑压电路第二开关处于导通状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流和第二交轴电流。

在具体的应用场景中，所述第一电流生成模块62，具体可用于监测所述双馈发电机输出的第一实时有功功率，并计算预设的有功功率参考值与所述第一实时有功功率的第一差值；将所述第一差值输入到第一比例积分控制器中，得到第一直轴电流参考值，并将所述第一直轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第一直轴电流参考值生成第一直轴电流，并将所述第一直轴电流发送至所述双馈发电机的转子端；监测所述双馈发电机输出的第一实时励磁电压，并计算预设的并网电压参考值与所述第一实时励磁电压的第二差值；将所述第二差值输入到第二比例积分控制器中，得到第一交轴电流参考值，并将所述第一交轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第一交轴电流参考值生成第一交轴电流，并将所述第一交轴电流发送至所述双馈发电机的转子端。

在具体的应用场景中，所述第二电流生成模块63，具体可用于监测所述双馈发电机输出的第二实时有功功率，并计算预设的有功功率保护值与所述第二实时有功功率的第三差值；将所述第三差值输入到第三比例积分控制器中，得到第二直轴电流参考值，并将所述第二直轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第二直轴电流参考值生成第二直轴电流，并将所述第二直轴电流发送至所述双馈发电机的转子端；监测所述双馈发电机输出的第二实时励磁电压，并计算预设的并网电压保护值与所述第二实时励磁电压的第四差值；将所述第四差值输入到第四比例积分控制器中，得到第二交轴电流参考值，并将所述第二交轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第二交轴电流参考值生成第二交轴电流，并将所述第二交轴电流发送至所述双馈发电机的转子端。

在具体的应用场景中，如图7所示，本装置还包括第三电流生成模块74，所第三电流生成模块74具体可用于监测所述背靠背换流器的实时直流侧电压，并计算预设的直流侧电压参考值与所述实时直流侧电压的第五差值；将所述第五差值输入到第五比例积分控制器中，得到第三直轴电流参考值，并将所述第三直轴电流参考值发送到所述网侧换流器，以使所述网侧换流器根据所述第三直轴电流参考值生成第三直轴电流；监测所述并网点的实时无功功率，并计算预设的无功功率参考值与所述实时无功功率的第六差值；将所述第六差值输入到第六比例积分控制器中，得到第三交轴电流参考值，并将所述第三交轴电流参考值发送到所述网侧换流器，以使所述网侧换流器根据所述第三交轴电流参考值生成第三交轴电流。

需要说明的是，本实施例提供的一种双馈风机控制装置所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考5中的对应描述，在此不再赘述。

基于上述如图5所示方法，相应的，本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述如图5所示的双馈风机控制方法。

基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该待识别软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。

基于上述如图5所示的方法，以及图6和图7所示的双馈风机控制装置实施例，为了实现上述目的，本实施例还提供了一种双馈风机控制的实体设备，具体可以为个人计算机、服务器、智能手机、平板电脑、智能手表、或者其它网络设备等，该实体设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述如图5所示的方法。

可选的，该实体设备还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频(RadioFrequency，RF)电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)等。

本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种双馈风机控制的实体设备结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述实体设备硬件和待识别软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它待识别软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，首先，监测所述并网点的并网电压，并将所述并网电压与预设的并网电压阈值进行比较；然后，若所述并网电压大于或等于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于导通状态，控制所述直流撑压电路处于断开状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流和第一交轴电流：再后，若所述并网电压小于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于断开状态，控制所述直流撑压电路处于导通状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流和第二交轴电流。与现有技术相比，能够使双馈发电机在低电压故障穿越期间并不需要消耗大量的无功功率来维持励磁电压，可以有效减少双馈发电机所需要的外部无功补偿设备，降低了风电系统建设成本，并提高了双馈发电机在低电压故障穿越期间的稳定性。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种双馈风机控制系统，用于控制双馈风机，所述双馈风机包括双馈发电机和背靠背换流器，所述背靠背换流器包括机侧换流器、网侧换流器与直流侧电容，其特征在于，所述系统包括：

撑压电阻电路，所述撑压电阻电路的输入端与所述双馈发电机的定子端连接，所述撑压电阻电路的输出端连接到与所述双馈发电机对应的并网点；

直流撑压电路，所述直流撑压电路的第一端与所述直流侧电容的第一端连接，所述直流撑压电路的第二端与所述直流侧电容的第二端连接；

系统控制器，与所述撑压电阻电路的控制端和所述直流撑压电路的控制端电连接，用于控制所述撑压电阻电路为所述双馈发电机提供定子端支撑电压，以及控制所述直流撑压电路为所述背靠背换流器提供直流侧支撑电压。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述撑压电阻电路包括撑压电阻与第一开关，所述撑压电阻的第一端与所述第一开关的第一端并联连接到所述撑压电阻电路的输入端，所述撑压电阻的第二端与所述第一开关的第二端并联连接到所述撑压电阻电路的输出端，所述第一开关的控制端与所述系统控制器的第一输出端电连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述直流撑压电路包括支撑电阻与第二开关，其中，所述支撑电阻与所述第二开关串联连接在所述直流撑压电路的第一端与所述直流撑压电路的第二端之间，所述第二开关的控制端与所述系统控制器的第二输出端电连接。

4.一种双馈风机控制方法，应用于如权利要求1-3任一项所述的双馈风机控制系统的系统控制器中，其特征在于，所述方法包括：

监测所述并网点的并网电压，并将所述并网电压与预设的并网电压阈值进行比较；

若所述并网电压大于或等于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于导通状态，控制所述直流撑压电路处于断开状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流和第一交轴电流；

若所述并网电压小于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于断开状态，控制所述直流撑压电路处于导通状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流和第二交轴电流。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流和第一交轴电流，包括：

监测所述双馈发电机输出的第一实时有功功率，并计算预设的有功功率参考值与所述第一实时有功功率的第一差值；

将所述第一差值输入到第一比例积分控制器中，得到第一直轴电流参考值，并将所述第一直轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第一直轴电流参考值生成第一直轴电流，并将所述第一直轴电流发送至所述双馈发电机的转子端；

监测所述双馈发电机输出的第一实时励磁电压，并计算预设的并网电压参考值与所述第一实时励磁电压的第二差值；

将所述第二差值输入到第二比例积分控制器中，得到第一交轴电流参考值，并将所述第一交轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第一交轴电流参考值生成第一交轴电流，并将所述第一交轴电流发送至所述双馈发电机的转子端。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流和第二交轴电流，包括：

监测所述双馈发电机输出的第二实时有功功率，并计算预设的有功功率保护值与所述第二实时有功功率的第三差值；

将所述第三差值输入到第三比例积分控制器中，得到第二直轴电流参考值，并将所述第二直轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第二直轴电流参考值生成第二直轴电流，并将所述第二直轴电流发送至所述双馈发电机的转子端；

监测所述双馈发电机输出的第二实时励磁电压，并计算预设的并网电压保护值与所述第二实时励磁电压的第四差值；

将所述第四差值输入到第四比例积分控制器中，得到第二交轴电流参考值，并将所述第二交轴电流参考值发送到所述机侧换流器，以使所述机侧换流器根据所述第二交轴电流参考值生成第二交轴电流，并将所述第二交轴电流发送至所述双馈发电机的转子端。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：控制所述网侧换流器生成第三直轴电流和第三交轴电流，包括：

监测所述背靠背换流器的实时直流侧电压，并计算预设的直流侧电压参考值与所述实时直流侧电压的第五差值；

将所述第五差值输入到第五比例积分控制器中，得到第三直轴电流参考值，并将所述第三直轴电流参考值发送到所述网侧换流器，以使所述网侧换流器根据所述第三直轴电流参考值生成第三直轴电流；

监测所述并网点的实时无功功率，并计算预设的无功功率参考值与所述实时无功功率的第六差值；

将所述第六差值输入到第六比例积分控制器中，得到第三交轴电流参考值，并将所述第三交轴电流参考值发送到所述网侧换流器，以使所述网侧换流器根据所述第三交轴电流参考值生成第三交轴电流。

8.一种双馈风机控制装置，其特征在于，所述装置包括：

条件判断模块，用于监测所述并网点的并网电压，并将所述并网电压与预设的并网电压阈值进行比较；

第一电流生成模块，用于若所述并网电压大于或等于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于导通状态，控制所述直流撑压电路处于断开状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第一直轴电流和第一交轴电流；

第二电流生成模块，用于若所述并网电压小于所述并网电压阈值，则控制所述撑压电阻电路处于断开状态，控制所述直流撑压电路处于导通状态，并控制所述机侧换流器向所述双馈发电机的转子端发送第二直轴电流和第二交轴电流。

9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求4至7中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求4至7中任一项所述的方法的步骤。

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