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专利号: 2020106745653
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全功率风电机组的启动控制环路,其特征在于,包括网侧变流器启动控制环路和机侧变流器启动控制环路,其中,

网侧变流器启动控制环路中,直流侧电压标幺值 与额定直流侧电压标幺值 之差经过PI调节器进入选通开关S1的位置2,选通开关S1的位置1输入为0;锁相环观测并网点电压的相位θp与选通开关S1的输出之和作为选通开关S2位置1的输入,直流侧电压标幺值经过一个增益为ωBg的积分器后作为选通开关S2位置2的输入;无功功率的参考标幺值与无功功率反馈的标幺值 之差经过一个PI调节器作为选通开关S3位置2的输入,选通开关S3位置1的输入为零;选通开关S3的输出与调制电压设定的标幺值 之和作为网侧变流器调制电压幅值的标幺值 选通开关S2的输出θ与网侧变流器调制电压幅值的标幺值 进入SPWM调制环节生成网侧变流器的调制信号。

2.根据权利要求1所述的全功率风电机组的启动控制环路,其特征在于,机侧变流器启动控制环路中,初始桨距角β0为选通开关S4位置1的输入,选通开关S4位置2的输入为0,选通开关S4的输出经过一个变化率限制环节后作为风轮的桨距角;选通开关S5位置1的输入为转速初始的标幺值 选通开关S5位置2的输入为最优转速的参考标幺值 选通开关S5的输出与风轮转速的反馈标幺值 经过一个PI调节器后作为选通开关S6的输入,选通开关S6位置2的输入为最优功率的参考标幺值 选通开关S7位置1的输入为0,选通开关S7位置2的输入为直流侧电压标幺值 与-sKC/(Ts+1)的乘积;选通开关S7的输出与选通开关S6的输出之和,再减去机侧变流器输出功率的反馈值 经过一个PI调节器作为机侧变流器q轴电流的参考值,机侧变流器d轴电流的参考值为零。

3.一种全功率风电机组的并网启动方法,其特征在于,网侧变流器先于机侧变流器启动,网侧变流器的启动过程包括以下四个步骤:

步骤1:断路器BRK2断开,预充电电阻RC被投入主电路,限制直流侧电容的预充电电流;

断路器BRK1接通,全功率风电机组连接到公共电网,通过网侧变流器二极管的整流,将直流电容充电至电网线电压幅值的电压等级,该电压低于直流侧电压的额定值;在直流侧电压达到稳态值后,断路器BRK2接通,将预充电电阻RC从主电路中切出;

步骤2:网侧变流器的触发脉冲sgabc被激活,由于网侧变流器输出电压的相位为PCC电压的相位,因此启动过程中网侧变流器的瞬态电流相对较小;接下来,为将直流侧电压保持在额定值,开关S1转到位置2,此时直流侧电压标幺值 与额定直流侧电压 之差被送到PI调节器,其输出被加到PLL的输出相位θp作为GSC的SPWM相位θs;

步骤3:在直流侧电压达到额定值后,开关S2转到位置2,此时网侧变流器的惯性同步控制被投入到控制回路;

步骤4:在电压源控制下直流侧电压达到稳态值后,开关S3转到位置2,此时无功功率控制被激活;无功功率调节器的输出被叠加到SPWM的电压幅值 上,将网侧变流器输出无功功率 调节到参考值

4.根据权利要求3所述的全功率风电机组的并网启动方法,其特征在于,机侧变流器在网侧变流器启动完毕后再启动,机侧变流器的启动过程包括以下四个步骤:步骤5:机侧变流器在较低风速下启动,启动时风轮的初始桨距角为β0,在机侧变流器功率开关器件的触发脉冲开通之前,开关S4、S5、S6、S7处在位置1,当风轮转速 上升到切入风速 时,机侧变流器的触发脉冲smabc被激活,由于有功功率参考值为转速调节器的输出,风轮可被控制在转速参考值步骤6:在t1时刻开关S4被拨到位置2,逐渐降低桨距角β,在t2时刻β被降低到0,在桨距角β降低到0的过程中,风轮转速保持为 不变,其捕获风功率增大;

步骤7:开关S5被拨到位置2,此时转速参考值由 变到最优转速参考值 对应控制模式由恒转速控制变为最优转速控制,风轮转速与捕获风功率上升到最优工作点;

步骤8:开关S6被拨到位置2,此时有功功率参考值由转速调节器输出变为最优功率参考值 对应控制模式由最优转速控制变为最优功率控制,当风机达到稳态工作点时,开关S7被拨到位置2,惯量传递控制被加入机侧变流器的控制环路。