双馈风电机组主动耗能运行的控制方法.pdf

《双馈风电机组主动耗能运行的控制方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双馈风电机组主动耗能运行的控制方法.pdf（18页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910156930.9 (22)申请日 2019.03.01 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 (72)发明人 欧阳金鑫郑迪熊小伏 (74)专利代理机构 重庆博凯知识产权代理有限 公司 50212 代理人 黄河 (51)Int.Cl. H02J 3/48(2006.01) H02J 3/26(2006.01) H02J 3/24(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02P 21/26(2016.01) (54)。

2、发明名称 一种双馈风电机组主动耗能运行的控制方 法 (57)摘要 本发明公开了一种双馈风电机组主动耗能 运行的控制方法， 获取双馈风电机组参数和故障 前运行参数， 当交流电网发生故障产生有功功率 盈余时， 对双馈风电机组进行调整控制， 将亚同 步运行的双馈风电机组从发电状态切换至电动 状态， 消纳交流电网盈余的有功功率， 实现交流 电网有功功率的平衡。 该方法可在交流电网出现 有功盈余时将双馈风电机组从发电状态迅速切 换为电动状态， 从而实现电网盈余有功的快速平 衡。 本发明的控制响应快， 吸收功率平稳， 易于实 现， 代价小， 可有效减小火电切机量， 有利于提高 系统功角稳定性和频率稳定性。。

3、 权利要求书4页 说明书11页 附图2页 CN 109950934 A 2019.06.28 CN 109950934 A 1.一种双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 其特征在于， 获取双馈风电机组参数 和故障前运行参数， 当交流电网发生故障产生有功功率盈余时， 对双馈风电机组进行调整 控制， 将亚同步运行的双馈风电机组从发电状态切换至电动状态， 消纳交流电网盈余的有 功功率， 实现交流电网有功功率的平衡。 2.如权利要求1所述的双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 其特征在于， 双馈风电 机组参数包括额定容量、 定子额定电压、 转子额定电压、 定子电阻、 转子电阻、 定子漏感、 转 子漏感。

4、、 激磁电感及升压变压器正序电抗， 故障前运行参数包括定子电流、 转子电流及运行 风速。 3.如权利要求1或2所述的双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 其特征在于， 对双 馈风电机组进行调整控制包括转子虚拟电阻控制， 转子虚拟电阻控制由双馈风电机组的转 子侧变流器实施， 采用前馈解耦控制， 控制方程为： 其中， 为双馈风电机组转子电压矢量的控制参考值； ir为转子电流矢量； Lr为双馈发 电机转子等效电感； p为转差角速度； 为发电机漏磁系数，Ls和Lm分别为双 馈发电机定子等效电感和激磁电感； Rrvr为虚拟电阻， 其值由下式确定： 其中， r为发电机转子转速； Rr为双馈发电机转子电阻；。

5、 Krvr为虚拟电阻控制系数， Krvr 由需要消耗的有功功率盈余量Pol确定； 其中， PF0为双馈风电机组在发电状态下输出的有功功率； PFc为双馈风电机组的最大主 动耗能功率； Krm为双馈风电机组虚拟电阻控制系数的最大值； 双馈风电机组的最大主动耗能功率PFc由下式计算： 其中， s为同步转速， Us为定子电压幅值； 双馈风电机组虚拟电阻控制系数的最大值Krm由下式计算： Krmmin(Krmu,Krmi,Krmr,Krmt) Krmu是转子电压的调制比约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 由下式计算： 其中， Udc为背靠背变流器直流电压； Krmi是最大转子电流约束确定的最大虚拟电阻控。

6、制系数， 可由下式确定： 权利要求书 1/4 页 2 CN 109950934 A 2 其中， Irmax为转子电流的最大允许值。 Krmr是最大转速约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由以下不等式计算： srm 其中， rmf(Krmr)为函数f(Krvr)的极大值， 取得极大值对应的虚拟电阻控制系数为 KrvrKrmr， 函数f(Krvr)为： 式中， r0为初始转速； 计算系数a1、 a2、 a3、 a4、 rp、 rp分别为 其 中 ， 、Tw 0、Kt均 为 计 算 系 数 ， Jw和Jg分别为风力机和发电机转动惯量； ks和kd分别为轴刚度系数和 阻尼系数； 为空气密度； Sw为扫。

7、风面积， Rw为叶片半径； vw为风速； opt为最佳叶尖速比， opt 6.908； Pe为电磁功率， 由下式计算： Krmt是轴系安全约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由以下不等式计算： smax sm 其中， smf(Krmt)为函数g(Krvr,t)的极大值， 取得极大值时的虚拟电阻控制系数为Krvr Krmt、 时间ttrmt， 其中函数g(Krvr,t)为： 式中， 计算系数b1、 b2、 b3分别为： 权利要求书 2/4 页 3 CN 109950934 A 3 4.如权利要求3所述的双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 其特征在于， 在启动虚 拟电阻控制的同时启动无功补偿控制。

8、， 无功补偿控制通过切换双馈风电机组网侧变流器的 无功控制参考值实现， 无功控制参考值按照以下方式计算： 所需补偿的无功功率应为： 双馈风电机组主动耗能运行时网侧变流器可输出的最大无功功率由下式计算： 当QgmaxQre时， 无功补偿控制由双馈风电机组的网侧变流器实施， 网侧变流器的无功 功率控制参考值设置为Qre。 5.如权利要求3所述的双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 其特征在于， 在启动虚 拟电阻控制的同时启动无功补偿控制， 无功补偿控制通过切换双馈风电机组网侧变流器的 无功控制参考值实现， 无功控制参考值按照以下方式计算： 所需补偿的无功功率应为： 双馈风电机组主动耗能运行时网侧变。

9、流器可输出的最大无功功率由下式计算： 当QgmaxQre时， 无功补偿控制由双馈风电机组的网侧侧变流器和无功补偿装置共同实 施， 网侧变流器的无功功率控制参考值设置为Qgmax， 无功补偿装置的补偿量设置为Qre- Qgmax。 6.如权利要求3所述的双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 其特征在于， 在启动虚 拟电阻控制的同时启动桨距角辅助控制， 通过增大桨距角形成负的气动转矩来平衡驱动性 质的电磁转矩； 桨距角辅助控制通过切换双馈风电机组桨距角控制的参考值实现， 桨距角 辅助控制参考值按照以下方式计算： 桨距角辅助控制的参考值设置为： *v (t-tco) 其中， v为风力机桨距角的调节速。

10、度； t为时间； tco为虚拟电阻控制的启动时间。 桨距角辅助控制的参考值应满足以下约束： 0 * co,max 其中， co,max为桨距角辅助控制的最大可调桨距角， 由下式计算： co,maxvtre 权利要求书 3/4 页 4 CN 109950934 A 4 tre为主动耗能控制的恢复时间， 即双馈风电机组由电动状态恢复至发电状态的时间， 其值决定于电网对主动耗能响应速度的要求。 权利要求书 4/4 页 5 CN 109950934 A 5 一种双馈风电机组主动耗能运行的控制方法 技术领域 0001 本发明涉及电力系统保护和控制领域， 尤其涉及一种双馈风电机组主动耗能运行 的控制方法。。

11、 背景技术 0002 随着新能源和直流输电系统的接入， 传统电网发生了巨大的变化。 随着源与网之 间、 交直流之间的耦合性逐渐增强， 电网故障引起的不平衡有功功率随着故障的发展和蔓 延也愈发强烈， 故障影响范围也随之扩大。 0003 现有的有功紧急控制措施主要有切机控制、 电气制动及快速汽门控制。 其中， 电气 制动虽然在减小功率不平衡方面具有直接的效果， 但是存在热稳、 安全场地等方面的限制； 快速汽门控制受机组参数影响， 在大量有功盈余的情况下， 其调节能力难以满足要求。 切机 控制因简便有效而在电力系统中得到广泛的应用。 切机控制通常以系统加速能量或同步机 转子角预测作为判据。 然而， 。

12、切机控制一般采用基于离线策略表的控制方式， 有限的策略数 可能无法完全涵盖风电场、 直流系统复杂多变的输出特性， 控制灵活性不足， 可能造成决策 失误， 从而导致过切或欠切， 反而不利于系统安全。 此外， 切机控制代价较大， 在超速、 热应 力及轴疲劳寿命方面给机组带来威胁， 同时故障清除后恢复时间较长， 即使切机控制后不 停机仍需15-30min才可恢复至满功率。 并且在高比例的风电电力系统中， 由于同步机装机 容量较小， 当电网出现有功盈余时， 切机控制还存在控制裕度不足的问题。 0004 双馈风电机组是目前应用最广泛的风力发电装备之一， 具有技术成熟、 成本相对 较低、 安装相对方便等优。

13、势。 由于采用变流器提供变频励磁电压， 双馈风电机组能在较大风 速范围内正常运行。 双馈风电机组可采用转子侧变流器转速或转矩控制来调节自身输出的 有功功率， 也可以通过转子加速存储过剩能量， 减小自身输出功率， 从而能够被用于电网的 有功调节。 但双馈风电机组转子惯量较小， 转速安全限制下可吸收的能量有限， 可调节的功 率不足以平抑输电通道中断等情况造成的大量有功盈余。 0005 亚同步运行的双馈风电机组在转子无励磁条件下会进入电动状态， 可有效地消耗 交流系统中的盈余有功， 从而保证系统安全性。 利用这一特点， 本发明提供了一种双馈风电 机组主动耗能运行的方法， 其原理完全不同于现有的双馈风。

14、电机组有功紧急控制方法， 相 比于火电机组切机控制， 具有代价小、 控制更灵活等优点。 发明内容 0006 因此， 本发明需要解决的问题是如何在包括双馈风电机组的电网故障引起不平衡 有功功率时， 实现电网盈余有功功率的快速平衡。 0007 为了解决上述技术问题， 本发明采用了如下的技术方案： 0008 一种双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 获取双馈风电机组参数和故障前运 行参数， 当交流电网发生故障产生有功功率盈余时， 对双馈风电机组进行调整控制， 将亚同 步运行的双馈风电机组从发电状态切换至电动状态， 消纳交流电网盈余的有功功率， 实现 说明书 1/11 页 6 CN 109950934。

15、 A 6 交流电网有功功率的平衡。 0009 优选地， 双馈风电机组参数包括额定容量、 定子额定电压、 转子额定电压、 定子电 阻、 转子电阻、 定子漏感、 转子漏感、 激磁电感及升压变压器正序电抗， 故障前运行参数包括 定子电流、 转子电流及运行风速。 0010 优选地， 对双馈风电机组进行调整控制包括转子虚拟电阻控制， 转子虚拟电阻控 制由双馈风电机组的转子侧变流器实施， 采用前馈解耦控制， 控制方程为： 0011 0012其中， 为双馈风电机组转子电压矢量的控制参考值； ir为转子电流矢量； Lr为双 馈发电机转子等效电感； p为转差角速度； 为发电机漏磁系数，Ls和Lm分别 为双馈发电。

16、机定子等效电感和激磁电感； Rrvr为虚拟电阻， 其值由下式确定： 0013 0014 其中， r为发电机转子转速； Rr为双馈发电机转子电阻； Krvr为虚拟电阻控制系数， Krvr由需要消耗的有功功率盈余量Pol确定； 0015 0016 其中， PF0为双馈风电机组在发电状态下输出的有功功率； PFc为双馈风电机组的最 大主动耗能功率； Krm为双馈风电机组虚拟电阻控制系数的最大值； 0017 双馈风电机组的最大主动耗能功率PFc由下式计算： 0018 0019 其中， s为同步转速， Us为定子电压幅值； 0020 双馈风电机组虚拟电阻控制系数的最大值Krm由下式计算： 0021 Kr。

17、mmin(Krmu,Krmi,Krmr,Krmt) 0022 Krmu是转子电压的调制比约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 由下式计算： 0023 0024 其中， Udc为背靠背变流器直流电压； 0025 Krmi是最大转子电流约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由下式确定： 0026 0027 其中， Irmax为转子电流的最大允许值。 0028 Krmr是最大转速约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由以下不等式计算： 0029 srm 0030 其中， rmf(Krmr)为函数f(Krvr)的极大值， 取得极大值对应的虚拟电阻控制系数 为KrvrKrmr， 函数f(Krvr)为： 说明书 。

18、2/11 页 7 CN 109950934 A 7 0031 0032 式中， r0为初始转速； 计算系数a1、 a2、 a3、 a4、 rp、 rp分别为 0033 0034 0035 0036其中 ， 、 Tw 0、 Kt均为 计 算 系数 ， Jw和Jg分别为风力机和发电机转动惯量； ks和kd分别为轴刚度系数和 阻尼系数； 为空气密度； Sw为扫风面积， Rw为叶片半径； vw为风速； opt为最佳叶尖速比， opt 6.908； Pe为电磁功率， 由下式计算： 0037 0038 Krmt是轴系安全约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由以下不等式计算： 0039 smax sm 00。

19、40 其中， smf(Krmt)为函数g(Krvr,t)的极大值， 取得极大值时的虚拟电阻控制系数 为KrvrKrmt、 时间ttrmt， 其中函数g(Krvr,t)为： 0041 0042 式中， 计算系数b1、 b2、 b3分别为： 0043 0044 0045 0046 优选地， 在启动虚拟电阻控制的同时启动无功补偿控制， 以避免双馈风电机组主 动耗能运行时定子吸收无功功率造成机端电压降低， 无功补偿控制通过切换双馈风电机组 网侧变流器的无功控制参考值实现， 无功控制参考值按照以下方式计算： 0047 所需补偿的无功功率应为： 说明书 3/11 页 8 CN 109950934 A 8 。

20、0048 0049 双馈风电机组主动耗能运行时网侧变流器可输出的最大无功功率由下式计算： 0050 0051 当QgmaxQre时， 无功补偿控制由双馈风电机组的网侧变流器实施， 网侧变流器的 无功功率控制参考值设置为Qre。 0052 优选地， 在启动虚拟电阻控制的同时启动无功补偿控制， 以避免双馈风电机组主 动耗能运行时定子吸收无功功率造成机端电压降低， 无功补偿控制通过切换双馈风电机组 网侧变流器的无功控制参考值实现， 无功控制参考值按照以下方式计算： 0053 所需补偿的无功功率应为： 0054 0055 双馈风电机组主动耗能运行时网侧变流器可输出的最大无功功率由下式计算： 0056 。

21、0057 当QgmaxQre时， 无功补偿控制由双馈风电机组的网侧侧变流器和无功补偿装置共 同实施， 网侧变流器的无功功率控制参考值设置为Qgmax， 无功补偿装置的补偿量设置为Qre- Qgmax。 0058 优选地， 在启动虚拟电阻控制的同时启动桨距角辅助控制， 通过增大桨距角形成 负的气动转矩来平衡驱动性质的电磁转矩， 以避免在主动耗能运行中轴系扭转角超过允许 范围； 桨距角辅助控制通过切换双馈风电机组桨距角控制的参考值实现， 桨距角辅助控制 参考值按照以下方式计算： 0059 桨距角辅助控制的参考值设置为： 0060 *v (t-tco) 0061 其中， v为风力机桨距角的调节速度；。

22、 t为时间； tco为虚拟电阻控制的启动时间。 0062 桨距角辅助控制的参考值应满足以下约束： 0063 0 * co,max 0064 其中， co,max为桨距角辅助控制的最大可调桨距角， 由下式计算： 0065 co,maxvtre 0066 tre为主动耗能控制的恢复时间， 即双馈风电机组由电动状态恢复至发电状态的时 间， 其值决定于电网对主动耗能响应速度的要求。 0067 综上所述， 本发明公开了一种双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 获取双馈 风电机组参数和故障前运行参数， 当交流电网发生故障产生有功功率盈余时， 对双馈风电 机组进行调整控制， 将亚同步运行的双馈风电机组从发电。

23、状态切换至电动状态， 消纳交流 电网盈余的有功功率， 实现交流电网有功功率的平衡。 该方法可在交流电网出现有功盈余 时将双馈风电机组从发电状态迅速切换为电动状态， 从而实现电网盈余有功的快速平衡。 说明书 4/11 页 9 CN 109950934 A 9 本发明的控制响应快， 吸收功率平稳， 易于实现， 代价小， 可有效减小火电切机量， 有利于提 高系统功角稳定性和频率稳定性。 附图说明 0068 为了使发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明作进一 步的详细描述， 其中： 0069 图1为基于转子虚拟变阻抗的双馈风机主动耗能控制的流程图。 0070 图2为本发明实施例。

24、中一种双馈风电机组并网系统实例图。 0071 图3为双馈风电机组主动耗能控制的控制框图。 具体实施方式 0072 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。 0073 本发明公开了一种双馈风电机组主动耗能运行的控制方法， 获取双馈风电机组参 数和故障前运行参数， 当交流电网发生故障产生有功功率盈余时， 对双馈风电机组进行调 整控制， 将亚同步运行的双馈风电机组从发电状态切换至电动状态， 消纳交流电网盈余的 有功功率， 实现交流电网有功功率的平衡。 0074 本发明可以通过三种措施进行双馈风电机组主动耗能运行的控制： (1)利用虚拟 电阻控制， 实现双馈发电机组转子侧变流器交流侧电阻特性的输出； 。

25、(2)利用桨距角辅助控 制， 实现双馈风电机组耗能运行过程中发电机转子转速稳定； (3)利用无功补偿控制， 实现 双馈风电机组耗能运行中机端电压的稳定。 该方法可在交流电网出现有功盈余时将双馈风 电机组从发电状态迅速切换为电动状态， 从而实现电网盈余有功的快速平衡。 相较于现有 的切机、 电气制动、 快速汽门控制等有功紧急控制措施， 本发明的方法具有响应快、 吸收功 率平稳、 易于实现、 代价小和恢复速度快等有点， 可有效减小火电切机量， 有利于提高系统 功角稳定性和频率稳定性。 本发明总体流程如图1所示。 图3为本发明中双馈风电机组主动 耗能控制的控制框图。 0075 具体实施时， 双馈风电。

26、机组参数包括额定容量、 定子额定电压、 转子额定电压、 定 子电阻、 转子电阻、 定子漏感、 转子漏感、 激磁电感及升压变压器正序电抗， 故障前运行参数 包括定子电流、 转子电流及运行风速。 0076 具体实施时， 对双馈风电机组进行调整控制包括转子虚拟电阻控制， 转子虚拟电 阻控制由双馈风电机组的转子侧变流器实施， 采用前馈解耦控制， 控制方程为： 0077 0078其中， 为双馈风电机组转子电压矢量的控制参考值； ir为转子电流矢量； Lr为双 馈发电机转子等效电感； p为转差角速度； 为发电机漏磁系数，Ls和Lm分别 为双馈发电机定子等效电感和激磁电感； Rrvr为虚拟电阻， 其值由下式。

27、确定： 0079 0080 其中， r为发电机转子转速； Rr为双馈发电机转子电阻； Krvr为虚拟电阻控制系数， Krvr由需要消耗的有功功率盈余量Pol确定； 说明书 5/11 页 10 CN 109950934 A 10 0081 0082 其中， PF0为双馈风电机组在发电状态下输出的有功功率； PFc为双馈风电机组的最 大主动耗能功率； Krm为双馈风电机组虚拟电阻控制系数的最大值； 0083 双馈风电机组的最大主动耗能功率PFc由下式计算： 0084 0085 其中， s为同步转速， Us为定子电压幅值； 0086 双馈风电机组虚拟电阻控制系数的最大值Krm由下式计算： 0087 。

28、Krmmin(Krmu,Krmi,Krmr,Krmt) 0088 Krmu是转子电压的调制比约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 由下式计算： 0089 0090 其中， Udc为背靠背变流器直流电压； 0091 Krmi是最大转子电流约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由下式确定： 0092 0093 其中， Irmax为转子电流的最大允许值。 0094 Krmr是最大转速约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由以下不等式计算： 0095 srm 0096 其中， rmf(Krmr)为函数f(Krvr)的极大值， 取得极大值对应的虚拟电阻控制系数 为KrvrKrmr， 函数f(Krvr)为： 00。

29、97 0098 式中， r0为初始转速； 计算系数a1、 a2、 a3、 a4、 rp、 rp分别为 0099 0100 0101 0102其中 ， 、 Tw 0、 Kt均为 计 算 系数 ， Jw和Jg分别为风力机和发电机转动惯量； ks和kd分别为轴刚度系数和 说明书 6/11 页 11 CN 109950934 A 11 阻尼系数； 为空气密度； Sw为扫风面积， Rw为叶片半径； vw为风速； opt为最佳叶尖速比， opt 6.908； Pe为电磁功率， 由下式计算： 0103 0104 Krmt是轴系安全约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由以下不等式计算： 0105 smax s。

30、m 0106 其中， smf(Krmt)为函数g(Krvr,t)的极大值， 取得极大值时的虚拟电阻控制系数 为KrvrKrmt、 时间ttrmt， 其中函数g(Krvr,t)为： 0107 0108 式中， 计算系数b1、 b2、 b3分别为： 0109 0110 0111 0112 具体实施时， 在启动虚拟电阻控制的同时启动无功补偿控制， 以避免双馈风电机 组主动耗能运行时定子吸收无功功率造成机端电压降低， 无功补偿控制通过切换双馈风电 机组网侧变流器的无功控制参考值实现， 无功控制参考值按照以下方式计算： 0113 所需补偿的无功功率应为： 0114 0115 双馈风电机组主动耗能运行时网。

31、侧变流器可输出的最大无功功率由下式计算： 0116 0117 当QgmaxQre时， 无功补偿控制由双馈风电机组的网侧变流器实施， 网侧变流器的 无功功率控制参考值设置为Qre。 0118 具体实施时， 在启动虚拟电阻控制的同时启动无功补偿控制， 以避免双馈风电机 组主动耗能运行时定子吸收无功功率造成机端电压降低， 无功补偿控制通过切换双馈风电 机组网侧变流器的无功控制参考值实现， 无功控制参考值按照以下方式计算： 0119 所需补偿的无功功率应为： 0120 0121 双馈风电机组主动耗能运行时网侧变流器可输出的最大无功功率由下式计算： 说明书 7/11 页 12 CN 109950934 。

32、A 12 0122 0123 当QgmaxQre时， 无功补偿控制由双馈风电机组的网侧侧变流器和无功补偿装置共 同实施， 网侧变流器的无功功率控制参考值设置为Qgmax， 无功补偿装置的补偿量设置为Qre- Qgmax。 0124 具体实施时， 在启动虚拟电阻控制的同时启动桨距角辅助控制， 通过增大桨距角 形成负的气动转矩来平衡驱动性质的电磁转矩， 以避免在主动耗能运行中轴系扭转角超过 允许范围； 桨距角辅助控制通过切换双馈风电机组桨距角控制的参考值实现， 桨距角辅助 控制参考值按照以下方式计算： 0125 桨距角辅助控制的参考值设置为： 0126 *v (t-tco) 0127 其中， v为。

33、风力机桨距角的调节速度； t为时间； tco为虚拟电阻控制的启动时间。 0128 桨距角辅助控制的参考值应满足以下约束： 0129 0 * co,max 0130 其中， co,max为桨距角辅助控制的最大可调桨距角， 由下式计算： 0131 co,maxvtre 0132 tre为主动耗能控制的恢复时间， 即双馈风电机组由电动状态恢复至发电状态的时 间， 其值决定于电网对主动耗能响应速度的要求。 0133 以图2公开的双馈风电机组并网系统为例， 采用本发明公开的方法平抑系统盈余 有功的步骤包括： 0134 (1)获取双馈风电机组参数和运行参数； 0135 双馈风电机组参数包括： 0136 固。

34、定参数： 额定容量； 定、 转子额定电压； 定、 转子电阻； 定、 转子漏感； 激磁电感； 升 压变压器正序电抗； 0137 故障前运行参数： 定转子电流； 运行风速。 0138 (2)当检测到电网产生有功盈余时， 根据风速、 有功功率盈余量和双馈风电机组参 数计算双馈风电机组虚拟电阻控制增益： 0139 0140 其中， Pol为电网有功功率盈余量； PF0为双馈风电机组在发电状态下输出的有功功 率； PFc为双馈风电机组的最大主动耗能功率； Krm为双馈风电机组虚拟电阻控制系数的最大 值。 0141 双馈风电机组的最大主动耗能功率PFc由下式计算： 0142 0143 其中， s为同步速，。

35、 Us为定子电压幅值； Ls和Lm分别为双馈发电机定子等效电感和 激磁电感； 0144 双馈风电机组虚拟电阻控制系数的最大值Krm由下式计算： 说明书 8/11 页 13 CN 109950934 A 13 0145 Krmmin(Krmu,Krmi,Krmr,Krmt) 0146 Krmu是转子电压的调制比约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由下式计算： 0147 0148 其中， Udc为背靠背变流器直流电压； Lr为双馈发电机转子等效电感； p为转差角 速度； 0149 Krmi是最大转子电流约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由下式确定： 0150 0151 其中， Irmax为转子电。

36、流的最大允许值。 0152 Krmr是最大转速约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由以下不等式计算： 0153 srm 0154 其中， rmf(Krmr)为函数f(Krvr)的极大值， 取得极大值对应的虚拟电阻控制系数 为KrvrKrmr， 函数f(Krvr)为： 0155 0156 式中， r0为初始转速； 各系数分别为 0157 0158 0159 0160其中，Jw和Jg分别 为风力机和发电机转动惯量； ks和kd分别为轴刚度系数和阻尼系数； 为空气密度； Sw为扫风 面积， Rw为叶片半径； vw为风速； opt为最佳叶尖速比， opt6.908； Pe为电磁功率， 由下式计 算： 。

37、0161 0162 Krmt是轴系安全约束确定的最大虚拟电阻控制系数， 可由以下不等式计算： 0163 smax sm 0164 其中， smf(Krmt)为函数g(Krvr,t)的极大值， 取得极大值时的虚拟电阻控制系数 为KrvrKrmt、 时间ttrmt， 其中函数g(Krvr,t)为： 说明书 9/11 页 14 CN 109950934 A 14 0165 0166 式中， 系数分别为： 0167 0168 0169 0170 (3)计算双馈风电机组主动耗能控制下的虚拟电阻， 0171 0172 式中， Rr为转子绕组电阻。 0173 (4)计算双馈风电机组主动耗能控制下所需补偿的无。

38、功功率为 0174 0175 0176 式中， Qre为定子吸收的无功功率， 由下式计算： 0177 (5)根据双馈风电机组主动耗能控制下无功补偿量选择无功补偿控制的方式， 0178 双馈风电机组网侧变流器输出最大无功功率Qgmax为 0179 0180 式中， Igmax为网侧变流器最大允许电流。 0181 当QgmaxQre时， 无功补偿控制由双馈风电机组的网侧变流器实施， 网侧变流器的 无功功率控制参考值设置为Qre。 0182 当QgmaxQre时， 无功补偿控制由双馈风电机组的网侧侧变流器和无功补偿装置共 同实施， 网侧变流器的无功功率控制参考值设置为Qgmax， 无功补偿装置的补偿。

39、量设置为Qre- Qgmax。 0183 (6)计算桨距角辅助控制的参考值 0184 *v (t-tco) 0185 其中， v为风力机桨距角的调节速度； t为时间； tco为虚拟电阻控制的启动时间。 0186 桨距角辅助控制的参考值应满足以下约束： 0187 0 * co,max 0188 其中， co,max为桨距角辅助控制的最大可调桨距角， 可由下式计算： 0189 co,maxvtre 0190 tre为主动耗能控制的恢复时间， 即双馈风电机组由电动状态恢复至发电状态的时 说明书 10/11 页 15 CN 109950934 A 15 间， 其值决定于电网对主动耗能响应速度的要求。 。

40、0191 (7)同时启动转子虚拟电阻控制、 无功补偿控制和桨距角辅助控制， 从而实施双馈 风电机组主动耗能运行控制， 控制框图如图所示。 其中， 转子虚拟电阻控制按步骤(3)计算 的Rrvr设计虚拟电阻； 无功补偿控制按步骤(5)选择的控制方式进行实施； 桨距角辅助控制 按照步骤(6)计算的 *设计桨距角参考值。 0192 最后说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管通过参 照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述， 但本领域的普通技术人员应当理解， 可 以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变， 而不偏离所附权利要求书所限定的本发明 的精神和范围。 说明书 11/11 页 16 CN 109950934 A 16 图1 图2 说明书附图 1/2 页 17 CN 109950934 A 17 图3 说明书附图 2/2 页 18 CN 109950934 A 18 。