利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021114315079
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:2026-04-23
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种提高风电机组稳定性的控制系统,包括电压源控制的全功率风电机组,依次连接全功率风电机组的机侧变换器、网侧变换器;所述网侧变换器通过LCL型滤波器并入电网;其特征在于,还包括改进型直流电压控制器、暂态稳定性提升控制器、改进型脉宽调制器;所述改进型直流电压控制器设置于网侧变换器的外控制环路中,用于对直流电压控制改进;所述暂态稳定性提升控制器与交流电压控制电路相连接;所述改进型脉宽调制器,用于对脉冲宽度调制环节改进;

所述改进型直流电压控制器中,直流电压的反馈值经过一个增益为1/kdc的放大环节,再经过一个时间常数为Tdc的低通滤波环节再经过一个增益为100π的积分环节后,其输出为相位θ,改进型直流电压控制器的输入、输出间的关系如下:公式(1)中,s为拉普拉斯算子,输出的相位θ可用于将反馈的三相电压uCabc、电流i1abc变换为同步坐标系下的两相电压uCd、uCq以及电流i1d、i1q,也可用于将电流内环PI调节器输出的dq轴调制电压 旋转变换为三相调制电压 所述改进型脉宽调制器中,采用正弦脉冲宽度调制,调制波为电流内环PI调节器输出的、经过坐标变换后的三相调制电压正弦脉冲宽度调制的三角载波的峰峰值为h;网侧变换器直流电压的反馈值udc经过时间常数为TL的一阶低通滤波器,再经过一个增益为2的放大环节后作为三角载波的峰峰值h,即该峰峰值h与网侧变换器直流电压之间的关系为:公式(2)中,s为拉普拉斯算子。

2.根据权利要求1所述的一种提高风电机组稳定性的控制系统,其特征在于,所述改进型直流电压控制器中,设计放大系数kdc、时间常数Tdc满足如下关系:公式(3)中,udcref为直流电压的设定值。

3.根据权利要求1所述的一种提高风电机组稳定性的控制系统,其特征在于,所述改进型脉宽调制器中,TL满足如下关系:

0.001≤TL≤0.01     (4)公式(4)中,TL为设计时间常数。

4.根据权利要求1所述的一种提高风电机组稳定性的控制系统,其特征在于,所述暂态稳定性提升控制器中,直流电压的反馈值udc与直流电压的设定值udcref之差除以常数ks后,经过一个滤波器后作为其输出ΔU,暂态稳定性提升控制器的输出与输入之间的关系如下:公式(5)中,T1、T2为滤波器的时间常数。

5.根据权利要求4所述的一种提高风电机组稳定性的控制系统,其特征在于,所述时间常数T1、T2满足如下关系:

公式(6)中,T1、T2为滤波器的时间常数。

6.基于权利要求1至5任意一项所述的一种提高风电机组稳定性的控制系统的参数设计方法,其特征在于,设计改进型直流电压控制器、改进型脉宽调制器、以及暂态稳定性提升控制器参数按照如下步骤:

S1:根据电压源控制型风电机组实际运行时的振荡频率,整定改进型直流电压控制器时间常数Tdc、改进型脉宽调制器的时间常数TL、暂态稳定性提升控制器的时间常数T1与T2;

S2:建立电压源控制型风电机组的小信号状态空间模型,画出系统特征根随暂态稳定性提升控制器系数ks变化的轨迹曲线,根据该曲线选取满足系统小信号稳定的ks值;

S3:在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建电压源控制型风电机组的仿真模型,将上述整定好的参数Tdc、TL、T1、T2、ks代入,验证电压源控制型风电机组的小信号稳定性与暂态稳定性;

S4:当整定好的参数Tdc、TL、T1、T2、ks能够同时满足电压源控制型风电机组的小信号稳定性与暂态稳定性的要求,则参数设计完毕;否则,返回步骤S1重新设计,直到满足要求为止。