1.一种电压源风电机组柔性并网控制方法,其特征在于:包括网侧变换器柔性并网控制和转子侧变换器柔性并网控制,其中先进行网侧变换器柔性并网控制,具体为控制网侧变换器与电网同步并对直流母线预充电,为转子侧变换器的柔性并网控制提供条件;之后进行转子侧变换器柔性并网控制,具体为控制风电机组的转子侧变换器,使定子侧电压满足并网条件;
所述网侧变换器柔性并网控制为在网侧变换器惯性同步控制的基础上,增加预同步控制,用于控制网侧变换器的输出电压幅值、频率、相位与电网同步;其中预同步控制为:初始时,常量1输入积分器ωb/s,电网电压q轴分量ugq输入PI控制器,由所述积分器ωb/s与所述PI控制器两者结果相加得到网侧变换器电压源控制相角θisyn;
预充电与同步完成后,切换为将直流母线电压Udc输入积分器ωb/s,并将所述积分器ωb/s结果与常量0相加,得到网侧变换器电压源控制相角θisyn;
上述中,电网电压Ug基于θisyn进行从abc坐标系转换到dq坐标系,其中q轴分量为ugq,d轴分量为ugd;
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网侧变换器柔性并网控制中还包括无功功率控制:网侧变换器无功功率给定值Qg 与实际值Qg之差输入PI控制器,所述PI控制器结果与额定调制比mn以及直流母线电压Udc相加,*得到网侧变换器的调制比m;
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最后网侧变换器柔性并网控制中,调制比m 与电压源控制相角θisyn共同输入SVPWM模块,生成脉冲控制信号Sgabc控制网侧变换器运行;
所述转子侧变换器柔性并网控制包括预同步控制、有功功率控制和无功功率控制;其中转子侧变换器预同步控制为控制风电机组定子电压幅值、频率、相位与电网同步;转子侧变换器有功功率控制为模拟同步发电机的转子运动方程,将虚拟惯量和虚拟阻尼引入控制环路;转子侧变换器无功功率控制为通过PI控制器对转子侧变换器无功功率的无差精准控制;
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上述无功功率控制为:转子磁链d轴分量给定值ψrd 与实际值ψrd之差输入PI控制器,得*到反坐标变换的输入Umd;转子磁链q轴分量给定值ψrq 与实际值ψrq之差输入到PI控制器,得到反坐标变换的输入Umq;
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其中初始时ψrd的取值为转子磁链启动阶段的给定值ψrd_ini;与电网的相角同步完成* *后,定子侧无功功率给定值Qs与实际值Qs之差输入PI控制器,所得结果作为ψrd的取值;
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上述有功功率控制为:电磁转矩给定值Te与实际值Te做差得到转矩差ΔTe,虚拟同步角速度ωvsg与电网实际频率ωg之差乘以虚拟惯量系数Dvsg得到虚拟惯量偏差ΔD;转矩差ΔTe与虚拟惯量偏差ΔD的差值输入积分器1/2Hvsgs得到虚拟同步角速度ωvsg,虚拟同步角速度ωvsg输入积分器ωb/s得到虚拟转矩相角θTe;
上述预同步控制为:将虚拟转子角θvsg与转子角θr做差,得到滑差角θslip;
其中,初始时定子电压q轴分量usq输入PI控制器,所得结果与虚拟转矩相角θTe相加,得到虚拟转子角θvsg;与电网的相角同步完成后,切换为常量0与虚拟转矩相角θTe相加,得到虚拟转子角θvsg;
最后转子侧变换器柔性并网控制中,将上述Umd、Umq和θslip输入反坐标变换,所得结果输入SVPWM模块,生成脉冲控制信号Srabc控制转子侧变换器运行;
上述中,转子电流Ir基于滑差角θslip做abc至dq的坐标系转换,之后进行磁链计算得到发电机转子磁链的d轴分量ψrd和q轴分量ψrq;定子电压Us基于滑差角θslip做abc至dq的坐标系转换,得到其d轴分量usd和q轴分量usq。
2.根据权利要求1所述的电压源风电机组柔性并网控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,风电机组转速稳定在并网转速后,闭合网侧并网开关,网侧变换器进行预同步控制和无功功率控制,其中预同步控制中,常量1输入积分器ωb/s,电网电压q轴分量ugq输入PI控制器,上述积分器ωb/s与PI控制器两者结果相加,得到网侧变换器电压源控制相角*θisyn;无功功率控制中,网侧变换器无功功率给定值Qg 与实际值Qg之差输入PI控制器,所得*结果与额定调制比mn以及直流母线电压Udc相加,得到网侧变换器的调制比m;
步骤2,网侧变换器直流侧的直流电压Udc预充电以及网侧变换器的输出电压与电网电压之间的同步完成后,网侧变换器切换至电压源控制策略,其中预同步控制中切换为将直流母线电压Udc输入积分器ωb/s,所得结果与常量0相加,得到网侧变换器电压源控制相角θisyn;无功功率控制保持不变;
步骤3,网侧变换器柔性并网控制完成后,转子侧变换器开始与电网同步;其中无功功*率控制中,将转子磁链启动阶段的给定值ψrd_ini作为转子磁链d轴分量给定值ψrd的取值,之*后取ψrd与实际的转子磁链d轴分量ψrd之差输入PI控制器,得到反坐标变换的输入Umd,将转*子磁链q轴分量给定值ψrq与实际值ψrq之差输入到PI控制器,得到反坐标变换的输入Umq;有*功功率控制中,电磁转矩给定值Te 与实际值Te做差得到转矩差ΔTe,虚拟同步角速度ωvsg与电网实际频率ωg之差乘以虚拟惯量系数Dvsg得到虚拟惯量偏差ΔD,转矩差ΔTe与虚拟惯量偏差ΔD的差值输入积分器1/2Hvsgs得到虚拟同步角速度ωvsg,虚拟同步角速度ωvsg输入积分器ωb/s得到虚拟转矩相角θTe;预同步控制中,定子电压q轴分量usq输入PI控制器,所得结果与虚拟转矩相角θTe相加,得到虚拟转子角θvsg,虚拟转子角θvsg与转子角θr做差,得到滑差角θslip;
步骤4,与电网的相角同步完成后,闭合定子侧并网开关进行柔性并网,其中无功功率*控制中,切换为将定子侧无功功率给定值Qs与实际值Qs之差输入PI控制器,所得结果作为*转子磁链d轴分量给定值ψrd 的取值,其余保持步骤3中对应步骤不变;有功功率控制保持步骤3中对应步骤不变;预同步控制中,切换为将常量0与虚拟转矩相角θTe相加,得到虚拟转子角θvsg。