内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司陶军获国家专利权
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龙图腾网获悉内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司申请的专利双馈型风电机组故障电流解析及其参数的优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118432173B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410497989.5,技术领域涉及:H02J3/38;该发明授权双馈型风电机组故障电流解析及其参数的优化方法及系统是由陶军;张伟;阿敏夫;杨德宇;原帅;钟鸣;王琪;杨再欣设计研发完成,并于2024-04-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本双馈型风电机组故障电流解析及其参数的优化方法及系统在说明书摘要公布了:双馈型风电机组故障电流解析及其参数的优化方法及系统,属于电力技术领域。为了解决现有的双馈风电机组双馈风机故障电流解析式与双馈风机控制器的控制影响因素不足、双馈风机故障电流解析式实用性较差的问题,本发明首先建立DFIG的数学模型,然后分析RSC、GSC及Crowbar保护的作用并建立故障穿越控制器模型,通过数学模型的推导,得到详细的双馈风机故障电流解析式,最后通过差分进化智能算法,依据现场实测的双馈风机故障电流录波,优化双馈风机故障电流解析式。本发明用于双馈型风电机组故障电流解析。
本发明授权双馈型风电机组故障电流解析及其参数的优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.双馈型风电机组故障电流解析及其参数的优化方法,双馈型风电机组采用两个背靠背、通过直流环节连接的变流器进行交流励磁;将网侧变流器控制器简记为GSC;将机侧变流器控制器简记为RSC;其特征在于,所述方法包括基于RSC、GSC及Crowbar保护的作用获取故障数据的步骤和对双馈型风电机组的故障电流进行解析和参数优化的步骤; 基于RSC、GSC及Crowbar保护的作用获取故障数据的步骤包括: 将转子电压和转子电流的指令值记为ur,ref和ir,ref,构建RSC影响的定子短路电流,其中转子电流指令值的d、q轴分量记为irq,ref、ird,ref;将GSC电压、电流的d、q轴分量的指令值记为ugd,ref,ugq,ref和igd,ref,igq,ref,构建电网故障时的GSC输出电流; 针对发生低电压故障的情况确定故障期间对应的无功电流irqL和有功电流irdL,以及低电压故障切除后恢复的有功电流irdre;irqL、irdL对应故障期间的irq,ref、ird,ref,irdre对应故障切除后恢复期间的ird,ref;针对发生高电压故障的情况确定故障期间对应的无功电流irqH,irqH对应故障期间的irq,ref;故障期间有功功率在保持稳态时的控制逻辑; 参数中的角标r用于表示转子侧对应的参数,也就是机侧对应的参数;参数中的角标re用于表示恢复过程对应的参数;参数中的角标ref用于表示对应参数为相应的指令值参考值,也就是对应参数的参考值; 对双馈型风电机组的故障电流进行解析和参数优化的步骤包括: S1、进行电压跌落和或电压升高故障测试,记录风机出口三相电压和三相电流; S2、故障穿越控制器参数确定: 基于风机出口三相电压和三相电流,提取电压跌落工况下的基波正序电压和基波正序无功电流,将基波正序无功电流对应为irqL,进而得到低电压穿越无功支撑系数kqL;提取电压跌落工况下故障功率恢复过程中变化的有功功率,确定对应的有功功率恢复速率kid1和kid2;或者,提取电压升高工况下的基波正序电压和基波正序无功电流,将基波正序无功电流对应为irqH,进而得到高电压穿越无功支撑系数kqH; S3、将PI控制器参数带入双馈风机故障电流解析式并解析电流: 首先将kpr、kir、kp_P、ki_P、kpv、kiv、kpg、kig代入双馈风机故障电流解析式;其中,kpr和kir为RSC电流内环PI控制环节的比例积分系数;kp_P和ki_P为RSC有功功率外环控制器的比例积分系数;kpv和kiv为GSC电压外环控制环节的比例积分系数,kpg和kig为GSC电流内环控制环节的比例积分系数; 假设故障发生时刻为t1,Crowbar动作时刻为t2; 当Crowbar未动作时,即t1≤t≤t2,若发生低电压故障穿越,将S2步骤中确定的故障穿越控制器参数带入故障穿越控制器模型得到故障期间对应的有功电流irdL和无功电流irqL,以及低电压故障切除后的恢复的有功电流irdre,irqL、irdL对应故障期间的irq,ref、ird,ref,irdre对应故障切除后恢复期间的ird,ref,分别接入双馈风机故障电流解析式中的机侧电流指令值ir,ref得到低电压故障对应的双馈风机故障电流解析式并解析电流; 当Crowbar未动作时,即t1≤t≤t2,若发生高电压故障穿越,将S2步骤中确定的故障穿越控制器参数带入故障穿越控制器模型中,得到故障期间的irqH,将irqH接入双馈风机故障电流解析式中的irq,ref;故障期间有功功率在保持稳态时的控制逻辑;将对应的有功电流与无功电流代入双馈风机故障电流解析式中的机侧电流指令值ir,ref得到高电压故障对应的双馈风机故障电流解析式并解析电流; 在Crowbar未动作的故障穿越期间,代入双馈风机故障电流解析式中的ir,ref具体数值由实际故障穿越所处的具体阶段实际确定; 当Crowbar动作后,即t>t2,Crowbar电阻将转子绕组短路,使DFIG作为笼型异步发电机继续运行;此时,将对应的控制器参数及稳态运行数据代入双馈风机故障电流解析式,组成Crowbar动作后的双馈风机故障电流解析式并解析电流; S4、在三相电压跌落或升高工况下,将三相电流和三相电压变换为dq轴直流量,设定目标函数其中ai为实测短路电流数据,bi为故障电流解析式的结果,i为采样点数,n为总采样点数;使用差分进化智能算法,对稳态控制器参数进行优化,优化目标为目标函数E的值最小,获得最终描述双馈型风力发电机组的双馈风机故障电流解析式。
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