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专利号: 2023109311310
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:2025-11-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可变阻抗故障电流限制器的控制方法,其特征在于,包含以下步骤:

S1:将可变阻抗故障电流限制器加装于永磁同步风电机组的机端,在正常运行工况下将可变阻抗故障电流限制器中开关的通断信号占空比设置为1,此时可变阻抗故障电流限制器等效阻抗为0pu;

S2:在永磁同步风电机组进入低电压穿越状态后,直流母线电压的维持由网侧变流器有功控制负责转为由可变阻抗故障电流限制器等效阻抗控制负责,网侧变流器功率外环控制取消,切换为直接电流控制;可变阻抗故障电流限制器等效阻抗控制通过对可变阻抗故障电流限制器中开关的通断信号占空比进行控制实现,控制的输入信号为直流母线电压的偏移量,输入信号经比例积分控制环节后与基于稳态功率平衡计算得到的通断信号占空比基准值叠加,得到开关的通断信号占空比控制参考值;

S3:在永磁同步风电机组低电压穿越状态结束后,将可变阻抗故障电流限制器中开关的通断信号占空比重新设置为1,可变阻抗故障电流限制器等效阻抗控制退出,网侧变流器重新恢复功率外环控制;

所述S2包含以下步骤:永磁同步风电机组进入低电压穿越状态后,电网公共耦合点处电压跌落百分比为k%,即电网公共耦合点处电压由Vpcc跌落至(1‑k%)Vpcc;网侧变流器控制采用电网公共耦合点处电压直轴定向方式,即电网公共耦合点处电压直轴分量Vpcc,d为电网公共耦合点处电压的幅值|Vpcc|,电网公共耦合点处电压交轴分量Vpcc,q=0pu;网侧变流器取消功率外环控制,采用直接电流控制,网侧变流器电流最大允许值为Ig,max,网侧变流器交轴电流控制参考值 为‑(2×k%)pu,网侧变流器直轴电流控制参考值 为pu;

可变阻抗故障电流限制器的等效阻抗 基于式(1)计算得到:

式中,d为可变阻抗故障电流限制器中开关的通断信号占空比,j为复数的虚部,RFCL、XFCL分别为可变阻抗故障电流限制器中阻抗支路的电阻值与电抗值;

可变阻抗故障电流限制器投入后,对应网侧变流器电流控制目标,网侧变流器稳态电压Vg基于式(2)计算得到:式中,Vg,d、Vg,q分别为网侧变流器稳态电压的直轴分量与交轴分量;

网侧变流器的输出有功功率Pg分解为消耗在可变阻抗故障电流限制器电阻上的有功功率分量 以及电网公共耦合点处输出的有功功率分量 稳态条件下永磁同步风电机组机侧变流器的输入有功功率Ps与网侧变流器的输出有功功率Pg相等,得到式(3):在给定网侧变流器直轴电流控制参考值 条件下,以维持机侧变流器的输入有功功率Ps与网侧变流器的输出有功功率Pg两者平衡为目标,求解得到基于稳态功率平衡的通断信号占空比基准值dbase,其计算表达式为:若基于式(4)计算得到通断信号占空比基准值dbase>1,代表此时网侧变流器向电网公共耦合点处输出的有功功率大于机侧变流器的输入有功功率,此时需将dbase值修正为1,并将网侧变流器直轴电流控制参考值 修改为Ps/Vpcc,d;若基于式(4)计算得到通断信号占空比基准值dbase<0,此时需将dbase值修正为0,该条件下无法仅依靠可变阻抗故障电流限制器实现机侧变流器与网侧变流器的有功功率平衡;

将直流母线电压的偏移量经比例积分控制环节后的输出与通断信号占空比基准值相叠加,得到可变阻抗故障电流限制器等效阻抗控制下的开关通断信号占空比的控制参考值refd ,其计算表达式如式(5)所示:

式中,kp、ki分别为比例与积分控制环节的增益,Vdc为直流母线电压, 为直流母线电压控制参考值。

2.根据权利要求1所述的一种可变阻抗故障电流限制器的控制方法,其特征在于,基于ref

开关通断信号占空比d 的可行范围约束,为比例积分控制环节的输出设置上下限约束,其上限为1‑dbase,下限为‑dbase。