權(quán)利要求書： 1.一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述方法包括步驟：接收檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓值；

比較所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值；

若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則啟用靜止同步補償器進(jìn)行無功控制，同時網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式；

若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍，切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，與靜止同步補償器聯(lián)合進(jìn)行無功控制，所述啟用靜止同步補償器進(jìn)行無功控制包括：將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的第一無功參考電流將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流根據(jù)所述靜止同步補償器的第一無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第一SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由靜止同步補償器根據(jù)第一SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制，所述網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式，包括：

將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第一有功參考電流 所述第一有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；

網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 為零；

所述網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)繼續(xù)所述第一有功參考電流 以及網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 工作在恒功率因數(shù)模式，所述切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，包括：

根據(jù) 計算得到第一值，并根據(jù) 計算得到第二

值，將第一值及第二值中的較大者作為網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 其中，IN表示風(fēng)機額定電流，up表示檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓標(biāo)幺值，imax表示網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流， 為網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流；

若所述第一值為所述較大者，則根據(jù) 計算得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參

考電流

若所述第二值為所述較大值，則將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 所述第二有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；

根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 以及所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 計算并生成第二SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)第二SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制，所述靜止同步補償器通過以下步驟與直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器聯(lián)合進(jìn)行無功控制，具體包括：將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到總的無功需求Qall；

計算風(fēng)電場內(nèi)的所有直驅(qū)永磁風(fēng)機的網(wǎng)側(cè)變流器的無功可調(diào)總?cè)萘縌Gall_max；

根據(jù)QS＝Qall?kQGall_max計算靜止同步補償器的無功指令，其中，k為直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功功率折算到并網(wǎng)點的的總損耗系數(shù)；

根據(jù)所述無功指令，利用 計算得到靜止同步補償器的第二無

功參考電流 其中，Eg為電網(wǎng)電壓矢量的幅值；

將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流所述靜止同步補償器根據(jù)其第二無功參考電流 以及有功參考電流 計算并生成第三SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而根據(jù)第三SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。

2.一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：無功協(xié)調(diào)控制裝置、網(wǎng)側(cè)變流器以及靜止同步補償器，所述無功協(xié)調(diào)控制裝置分別與所述網(wǎng)側(cè)變流器以及靜止同步補償器連接，其中：所述無功協(xié)調(diào)控制裝置，用于接收檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓值；比較所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值；若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則啟用所述靜止同步補償器進(jìn)行無功控制，同時所述網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式；若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍，切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，與靜止同步補償器聯(lián)合進(jìn)行無功控制，所述靜止同步補償器包括：

第一無功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的第一無功參考電流第一有功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流第一功率調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述靜止同步補償器的第一無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第一SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由靜止同步補償器根據(jù)第一SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制，所述網(wǎng)側(cè)變流器包括：

第二有功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第一有功參考電流 所述第一有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；

第二無功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 為零；

第二功率調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)繼續(xù)所述第一有功參考電流 以及網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 工作在恒功率因數(shù)模式，所述網(wǎng)側(cè)變流器還包括：

第三無功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，根據(jù) 計算得到第一值，并根據(jù)計算得到第二值，將第一值及第二值中的較大者作為網(wǎng)側(cè)變流器的第二無

功參考電流 其中，IN表示風(fēng)機額定電流，up表示檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓標(biāo)幺值，imax表示網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流， 為網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流；

第三有功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，若所述第一值為所述較大者，則根據(jù) 計算得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 若所述第二值為所述較大值，則將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 所述第二有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；第三功率調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 以及所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 計算并生成第二SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)第二SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制，所述靜止同步補償器還包括：

第四無功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到總的無功需求Qall；計算風(fēng)電場內(nèi)的所有直驅(qū)永磁風(fēng)機的網(wǎng)側(cè)變流器的無功可調(diào)總?cè)萘縌Gall_max；根據(jù)QS＝Qall?kQGall_max計算靜止同步補償器的無功指令，其中，k為直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功功率折算到并網(wǎng)點的總損耗系數(shù)；根據(jù)所述無功指令，利用計算得到靜止同步補償器的第二無功參考電流 其中，Eg為電網(wǎng)電壓矢量的幅值；

第四有功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流第四功率調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述靜止同步補償器的第二無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第三SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而根據(jù)第三SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。

說明書： 直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機領(lǐng)域，特別涉及一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 風(fēng)電滲透率的不斷增加給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和調(diào)度帶來了不利影響。在電網(wǎng)發(fā)生故障時，風(fēng)電場的故障穿越能力以及對公共并網(wǎng)點(pointofcommoncoupling，PCC)的電壓支撐、無功補償?shù)葐栴}受到了風(fēng)電行業(yè)的廣泛關(guān)注。目前變速恒頻風(fēng)電機組在風(fēng)電裝機總?cè)萘恐姓紦?jù)主導(dǎo)地位，其所配備的變流器能夠?qū)崿F(xiàn)有功、無功的解耦控制，因此可作為風(fēng)電場重要的無功源參與無功調(diào)節(jié)。我國現(xiàn)行的《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》中明確要求電網(wǎng)故障時要充分利用風(fēng)電機組的無功容量及其調(diào)節(jié)能力對并網(wǎng)點進(jìn)行無功支撐。國內(nèi)外學(xué)者針對以雙饋、直驅(qū)永磁風(fēng)機為代表的變速恒頻風(fēng)機參與無功調(diào)節(jié)進(jìn)行了大量研究。[0003] 各種研究報告中分析了雙饋風(fēng)機定子側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器無功調(diào)節(jié)的機理，根據(jù)兩者無功調(diào)節(jié)能力制定其無功控制策略，當(dāng)無功需求大于無功出力極限時，通過減小有功出力來擴大無功出力范圍。此外，研究還指出直驅(qū)永磁風(fēng)機由于配備了全功率變流器，無功調(diào)節(jié)能力較雙饋風(fēng)機更強，但其提出的網(wǎng)側(cè)變流器控制策略受風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則要求的無功電流的限制，無法在各種工況下充分利用直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功調(diào)節(jié)能力。其中，圖1為配備了直流卸荷電路的直驅(qū)永磁風(fēng)機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。雙PWM背靠背全功率變流器將發(fā)電機與電網(wǎng)隔離開來，使發(fā)電機轉(zhuǎn)速擺脫了電網(wǎng)頻率的約束，同時防止電網(wǎng)側(cè)故障影響傳遞到發(fā)電機側(cè)。機側(cè)變流器將永磁同步發(fā)電機發(fā)出的幅值和頻率變化的交流電整流成直流電，同時實現(xiàn)在不同風(fēng)況下的最大功率跟蹤；網(wǎng)側(cè)變流器則將直流母線上的直流電逆變成與電網(wǎng)同頻的三相交流電，同時穩(wěn)定直流母線電壓、調(diào)節(jié)向電網(wǎng)輸出的有功和無功功率。直流卸荷電路由IGBT控制，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障導(dǎo)致直流母線電壓越限時投入直流卸荷電路，消耗掉在直流側(cè)堆積的能量。[0004] 由于風(fēng)機的無功調(diào)節(jié)能力受有功輸出影響，因此僅靠風(fēng)機的無功容量無法滿足系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求，還需在風(fēng)電場集中配備補償單元(詳見論文“風(fēng)電場中級聯(lián)STATCOM(StaticSynchronousCompensator,簡稱靜止同步補償器)直流側(cè)電壓控制方法”)。現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)大多針對雙饋風(fēng)機與補償單元的協(xié)調(diào)控制，對直驅(qū)永磁風(fēng)機涉及較少且研究內(nèi)容不夠詳盡。直驅(qū)永磁風(fēng)機因具有高運行效率、低維護(hù)成本、故障穿越能力強等優(yōu)勢，在大功率風(fēng)電市場前景廣闊，因此研究直驅(qū)永磁風(fēng)機與補償單元的無功協(xié)調(diào)控制具有重要意義。發(fā)明內(nèi)容[0005] 有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)在并網(wǎng)點電壓跌落/驟升時，直驅(qū)永磁風(fēng)機向電網(wǎng)提供穩(wěn)定的無功支撐，提升直驅(qū)式風(fēng)電場的無功裕度和并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定性。[0006] 具體而言，本發(fā)明提供一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法，包括步驟：[0007] 接收檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓值；[0008] 比較所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值；[0009] 若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則啟用靜止同步補償器進(jìn)行無功控制，同時網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式；[0010] 若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍，切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，與靜止同步補償器聯(lián)合進(jìn)行無功控制。[0011] 進(jìn)一步地，所述啟用靜止同步補償器進(jìn)行無功控制包括：[0012] 將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的第一無功參考電流[0013] 將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流[0014] 根據(jù)所述靜止同步補償器的第一無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第一SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由靜止同步補償器根據(jù)第一SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0015] 進(jìn)一步地，所述網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式，包括：[0016] 將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第一有功參考電流 所述第一有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；[0017] 網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流最大值為零；[0018] 所述網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)繼續(xù)所述第一有功參考電流 以及網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 工作在恒功率因數(shù)模式。[0019] 進(jìn)一步地，所述切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，包括：[0020] 根據(jù) 計算得到第一值，并根據(jù) 計算得到第二值，將第一值及第二值中的較大者作為網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 其中，IN表示風(fēng)機額定電流，up表示檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓標(biāo)幺值，imax表示網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流， 為網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流；

[0021] 若所述第一值為所述較大者，則根據(jù) 計算得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流

[0022] 若所述第二值為所述較大值，則將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 所述第二有功參考電流限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；[0023] 根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 以及所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 計算并生成第二SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)第二SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0024] 進(jìn)一步地，所述靜止同步補償器通過以下步驟與直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器聯(lián)合進(jìn)行無功控制，具體包括：[0025] 將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到總的無功需求Qall；[0026] 計算風(fēng)電場內(nèi)的所有直驅(qū)永磁風(fēng)機的網(wǎng)側(cè)變流器的無功可調(diào)總?cè)萘縌Gall_max；[0027] 根據(jù)QS＝Qall?kQGall_max計算靜止同步補償器的無功指令，其中，k為直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功功率折算到并網(wǎng)點的總損耗系數(shù)；[0028] 根據(jù)所述無功指令，利用 計算得到靜止同步補償器的第二無功參考電流

[0029] 將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流[0030] 所述靜止同步補償器根據(jù)其第二無功參考電流 以及有功參考電流 計算并生成第三SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而根據(jù)第三SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0031] 另一方面，本發(fā)明提供一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括：無功協(xié)調(diào)控制裝置、網(wǎng)側(cè)變流器以及靜止同步補償器，所述無功協(xié)調(diào)控制裝置分別與所述網(wǎng)側(cè)變流器以及靜止同步補償器連接，其中：[0032] 所述無功協(xié)調(diào)控制裝置，用于接收檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓值；比較所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值；若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則啟用所述靜止同步補償器進(jìn)行無功控制，同時所述網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式；若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍，切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，與靜止同步補償器聯(lián)合進(jìn)行無功控制。[0033] 進(jìn)一步地，所述靜止同步補償器包括：[0034] 第一無功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的第一無功參考電流[0035] 第一有功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流[0036] 第一功率調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述靜止同步補償器的第一無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第一SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由靜止同步補償器根據(jù)第一SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0037] 進(jìn)一步地，所述網(wǎng)側(cè)變流器包括：[0038] 第二有功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第一有功參考電流 所述第一有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；[0039] 第二無功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 為零；[0040] 第二功率調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)繼續(xù)所述第一有功參考電流 以及網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流最大值 工作在恒功率因數(shù)模式。[0041] 進(jìn)一步地，所述網(wǎng)側(cè)變流器還包括：[0042] 第三無功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，根據(jù) 第一值，并根據(jù)計算得到第二值，將第一值及第二值中的較大者作為網(wǎng)側(cè)變流器的第二無

功參考電流 其中，IN表示風(fēng)機額定電流，up表示檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓標(biāo)幺值，imax表示網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流， 為網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流；

[0043] 第三有功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，若所述第一值為所述較大者，則根據(jù) 計算得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 若所述第二值為所述較大值，則將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 所述第二有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；

[0044] 第三功率調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 以及所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 計算并生成第二SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)第二SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0045] 進(jìn)一步地，所述靜止同步補償器還包括：[0046] 第四無功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到總的無功需求Qall；計算風(fēng)電場內(nèi)的所有直驅(qū)永磁風(fēng)機的網(wǎng)側(cè)變流器的無功可調(diào)總?cè)萘縌Gall_max；根據(jù)QS＝Qall?kQGall_max計算靜止同步補償器的無功指令，其中，k為直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功功率折算到并網(wǎng)點的總損耗系數(shù)；根據(jù)所述無功指令，利用計算得到靜止同步補償器的第二無功參考電流[0047] 第四有功計算單元，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流[0048] 第四功率調(diào)節(jié)單元，用于根據(jù)所述靜止同步補償器的第二無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第三SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而根據(jù)第三SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0049] 本發(fā)明的直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，在電網(wǎng)發(fā)生故障時檢測并網(wǎng)點電壓，根據(jù)電壓值的大小劃分為兩種工作模式：當(dāng)公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)(即并網(wǎng)點電壓變化幅度小于設(shè)定閾值時)，僅啟用STATCOM進(jìn)行無功支撐，風(fēng)機工作在恒功率因數(shù)模式；當(dāng)公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍(即并網(wǎng)點電壓變化幅度大于設(shè)定閾值)時則切換風(fēng)機的工作狀態(tài)，進(jìn)行快速無功支撐，提升了直驅(qū)式風(fēng)電場的無功裕度和并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定性。附圖說明[0050] 并入到說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)記用于表示類似的要素。下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，而不是全部實施例。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0051] 圖1為現(xiàn)有直驅(qū)永磁風(fēng)機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；[0052] 圖2為直驅(qū)永磁風(fēng)機PQ輸出極限曲線圖；[0053] 圖3為STATCOM主電路拓?fù)鋱D；[0054] 圖4為本發(fā)明實施例提供的一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法的流程圖；[0055] 圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法的流程圖；[0056] 圖6為本發(fā)明實施例提供的一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制框圖；[0057] 圖7為本發(fā)明實施例提供的另一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制框圖；[0058] 圖8為本發(fā)明實施例提供的一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的仿真模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；[0059] 圖9為本發(fā)明實施例提供的STATCOM無功功率的波形示意圖；[0060] 圖10為本發(fā)明實施例提供的PCC電壓的波形示意圖；[0061] 圖11為本發(fā)明實施例提供的直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在無協(xié)調(diào)控制時系統(tǒng)仿真波形圖；[0062] 圖12為本發(fā)明實施例提供的直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在有協(xié)調(diào)控制時系統(tǒng)仿真波形圖。具體實施方式[0063] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。[0064] 在解釋本申請各個實施例之前，發(fā)明人對本申請的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，具體詳述如下：[0065] (1)網(wǎng)側(cè)變流器在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型[0066] 選擇電網(wǎng)電壓作為矢量控制系統(tǒng)的定向矢量，將電網(wǎng)電壓矢量eg定在兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系的d軸上，逆時針轉(zhuǎn)90°即為q軸，它垂直于矢量eg，則有ed＝Eg、eq＝0，其中Eg為電網(wǎng)電壓矢量eg的幅值。則基于電網(wǎng)電壓定向的網(wǎng)側(cè)變流器在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為：[0067][0068] 此時網(wǎng)側(cè)變流器輸出到電網(wǎng)的有功功率和無功功率可表示為：[0069][0070] 由公式(2)可看出基于電網(wǎng)電壓定向，能夠?qū)崿F(xiàn)有功電流與無功電流的解耦控制。通過控制d軸電流來控制有功功率，控制q軸電流即控制無功功率。Pg為正說明網(wǎng)側(cè)變流器工作在整流模式，從電網(wǎng)吸收有功；Pg為負(fù)說明網(wǎng)側(cè)變流器工作在逆變模式，向電網(wǎng)輸送有功。Qg為正說明變流器向電網(wǎng)發(fā)出感性無功；Qg為負(fù)則向電網(wǎng)發(fā)出容性無功；Qg等于0則說明風(fēng)機工作在單位功率因數(shù)模式。

[0071] (2)直驅(qū)永磁風(fēng)機無功調(diào)節(jié)能力[0072] 電網(wǎng)正常情況下風(fēng)機運行在恒功率因數(shù)模式，無功電流參考值 取為0；在電網(wǎng)發(fā)生故障時直流卸荷電路將直流母線電壓限制于最大值(本申請取為1.1pu)，網(wǎng)側(cè)變流器有功電流參考值 通過直流電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器得到并限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax(本申請取為1.1pu)，而無功參考電流最大值通過公式(3)得到。[0073][0074] 從公式(3)可以看出，此時網(wǎng)側(cè)變流器的無功調(diào)節(jié)能力隨著有功出力的大小而發(fā)生變化，由此可得直驅(qū)永磁風(fēng)機的PQ輸出極限曲線如圖2所示。該曲線是一個以(0，0)為圓心、以1.5Egimax(額定電網(wǎng)電壓下)為半徑的半圓。曲線在第一象限的部分為有功?感性無功可調(diào)區(qū)，第二象限的部分為有功?容性無功可調(diào)區(qū)；點A/B分別為感性/容性無功的理論可調(diào)極限點。風(fēng)電系統(tǒng)在通過合理的控制有功電流以及直流卸荷電路的保護(hù)下，始終處在安全范圍內(nèi)，同時最大限度地利用永磁直驅(qū)風(fēng)機的無功調(diào)節(jié)能力來滿足電網(wǎng)對于無功的需求。當(dāng)無功電流小于并網(wǎng)導(dǎo)則要求時，則以并網(wǎng)導(dǎo)則作為無功參考。

[0075] STATCOM是當(dāng)今無功補償領(lǐng)域最新技術(shù)的代表，其主電路拓?fù)淙鐖D3所示。三相全控電壓源型變流電路采用PWM控制，可輸出電壓大小、頻率及相位均可控的三相交流電壓，經(jīng)電感L接至電網(wǎng)。控制六個開關(guān)器件使變流器交流側(cè)輸出電壓的頻率等于電網(wǎng)電壓頻率，當(dāng)調(diào)控輸出電壓與交流電網(wǎng)電壓同相時，變流器向電網(wǎng)輸出的電流與電網(wǎng)電壓相差90°，變流器只輸出無功電流，相當(dāng)于一個無功發(fā)生器。當(dāng)輸出電壓高于電網(wǎng)電壓時，變流器輸出的無功電流滯后90°并向電網(wǎng)輸出感性無功；反之則向電網(wǎng)輸出容性無功。理想條件下STATCOM不從電網(wǎng)吸收有功，但在實際運行中STATCOM存在有功損耗，這將導(dǎo)致圖3中直流電壓持續(xù)降低。為維持直流電壓穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)輸出電壓滯后于電網(wǎng)電壓的相位角δ，使電網(wǎng)向STATCOM輸入正的有功電流。其在dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型與直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器具有高度一致性。[0076] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實施涉及的直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)。[0077] 參見圖4所示，本發(fā)明實施例提供的一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法包括步驟：[0078] 步驟401：接收檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓值；[0079] 步驟403：比較所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值，得到二者之間的差值；[0080] 步驟405：判斷該差值是否位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)？[0081] 步驟407：若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則啟用靜止同步補償器進(jìn)行無功控制，同時網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式；[0082] 步驟409：若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍，切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，與靜止同步補償器聯(lián)合進(jìn)行無功控制。[0083] 具體地，所述啟用靜止同步補償器進(jìn)行無功控制包括：[0084] 將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的第一無功參考電流[0085] 將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流[0086] 根據(jù)所述靜止同步補償器的第一無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第一SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由靜止同步補償器根據(jù)第一SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0087] 具體地，所述網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式，包括：[0088] 將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第一有功參考電流 所述第一有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；[0089] 網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 為零；[0090] 所述網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)繼續(xù)所述第一有功參考電流 以及網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 工作在恒功率因數(shù)模式。[0091] 具體地，所述切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，包括：[0092] 根據(jù) 計算得到第一值，并根據(jù) 計算得到第二值，將第一值及第二值中的較大者作為網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 其中，IN表示風(fēng)機額定電流，up表示檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓標(biāo)幺值，即為PCC實測電壓標(biāo)幺值，imax表示網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流， 為網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流；

[0093] 若所述第一值為所述較大者，則根據(jù) 計算得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流

[0094] 若所述第二值為所述較大值，則將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 所述第二有功參考電流限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；[0095] 根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 以及所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 計算并生成第二SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)第二SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0096] 具體地，所述靜止同步補償器通過以下步驟與直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器聯(lián)合進(jìn)行無功控制，具體包括：[0097] 將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到總的無功需求Qall；[0098] 計算風(fēng)電場內(nèi)的所有直驅(qū)永磁風(fēng)機的網(wǎng)側(cè)變流器的無功可調(diào)總?cè)萘縌Gall_max；[0099] 根據(jù)QS＝Qall?kQGall_max計算靜止同步補償器的無功指令，其中，k為直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功功率折算到并網(wǎng)點的總損耗系數(shù)；[0100] 根據(jù)所述無功指令，利用 計算得到靜止同步補償器的第二無功參考電流

[0101] 將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流[0102] 所述靜止同步補償器根據(jù)其第二無功參考電流 以及有功參考電流 計算并生成第三SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而根據(jù)第三SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0103] 本實施例提出一種帶有直流卸荷電路的直驅(qū)永磁風(fēng)機與STATCOM雙模式無功協(xié)調(diào)控制策略，其在電網(wǎng)發(fā)生故障時檢測并網(wǎng)點電壓水平，整定風(fēng)電場無功需求，協(xié)調(diào)直驅(qū)永磁風(fēng)機和STATCOM分模式共同對并網(wǎng)點進(jìn)行無功支撐。充分利用直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功調(diào)節(jié)能力，提升并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定性和風(fēng)電場無功裕度。[0104] 在改進(jìn)的直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器控制策略下，風(fēng)電場裝設(shè)的STATCOM和直驅(qū)永磁風(fēng)機共同作為風(fēng)電場的無功源對PCC進(jìn)行無功支撐。二者的無功協(xié)調(diào)控制策略主要遵循以下幾個原則：[0105] (1)以風(fēng)電場公共并網(wǎng)點電壓水平為控制目標(biāo)，提升PCC電壓的穩(wěn)定性以及風(fēng)電場無功裕度。[0106] (2))對網(wǎng)側(cè)變流器的工作模式切換設(shè)定一個閾值，當(dāng)PCC電壓變化幅度在閾值以內(nèi)時，不切換網(wǎng)側(cè)變流器的工作狀態(tài)，僅啟用STATCOM進(jìn)行無功支撐；當(dāng)電壓變化幅度超過閾值，則立即切換網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)入無功補償模式，聯(lián)合STATCOM進(jìn)行無功支撐。應(yīng)優(yōu)先利用風(fēng)機的無功調(diào)節(jié)能力，以STATCOM作為補充。[0107] 綜合考慮以上原則，提出的二者無功協(xié)調(diào)控制策略流程圖如圖5所示，圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制方法的流程圖；圖5是圖4所示方法的一種優(yōu)選方式，如圖5所示，其包括：[0108] (1)在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，首先將PCC實測電壓標(biāo)幺值up(即PCC實測電壓經(jīng)過標(biāo)幺處理后的值)與參考值 (具體可以理解參考值經(jīng)過標(biāo)幺處理的值，如為1)進(jìn)行比較并進(jìn)入模式判斷環(huán)節(jié)，即 (可以理解為Δu為 乘以100％的百分?jǐn)?shù))；[0109] (2)根據(jù)我國現(xiàn)行的風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)定要求，正常運行方式下并網(wǎng)點電壓正負(fù)偏差絕對值之和不超過標(biāo)稱值的10％，所以若此時的Δu小于5％，則選擇下通道(圖7中協(xié)調(diào)控制裝置的下通道)；若Δu大于5％，則選擇上通道(圖7中協(xié)調(diào)控制裝置的上通道)。[0110] (3)在下通道中，僅啟用STATCOM進(jìn)行無功支撐，將所得差值Δu經(jīng)PI調(diào)節(jié)器F1得到STATCOM的無功參考電流 進(jìn)而由STATCOM根據(jù)無功參考電流 進(jìn)行控制執(zhí)行；風(fēng)機繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式；[0111] (4)在上通道中，將所得差值Δu經(jīng)PI調(diào)節(jié)器F2得到總的無功需求Qall并進(jìn)入無功分配環(huán)節(jié)。[0112] (5)在無功分配環(huán)節(jié)，直驅(qū)永磁風(fēng)機將切換到無功補償模式，首先計算所有風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器的無功可調(diào)總?cè)萘縌Gall_max。由于風(fēng)機發(fā)出的無功功率在箱式變壓器、送出線路以及區(qū)域性負(fù)載上均有所損耗，因此設(shè)損耗系數(shù)為k，則STATCOM的無功指令為：[0113] QS＝Qall?kQGall_max(4)[0114] 下面分別分析在下通道中風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器與STATCOM各自的控制策略。[0115] (1)風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器控制策略：[0116] 如圖5所示，風(fēng)機有功電流參考值 分為上下兩通道：在上通道中， 通過直流電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器得到并限幅于變流器最大允許值(1.1pu)；在下通道中 通過公式(5)計算得到。[0117][0118] 而無功電流參考值 分為上中下三個通道：電網(wǎng)正常情況下網(wǎng)側(cè)變流器 為0，對應(yīng)無功上通道；電網(wǎng)故障情況下，若直流電壓外環(huán)尚能控制住直流母線電壓，且此時通過公式(3)計算得到的無功電流參考值滿足并網(wǎng)導(dǎo)則的要求，則選擇無功中間通道；若直流電壓外環(huán)已無法控制住直流母線電壓， 被調(diào)節(jié)到最大允許值，風(fēng)機已沒有無功調(diào)節(jié)余量，則按并網(wǎng)導(dǎo)則由公式(6)得到并選擇無功下通道，此時對應(yīng) 選擇有功下通道(參考圖7)的情況，無功優(yōu)先，有功受限。[0119][0120] 將 和idg、 和iqg的差值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器得到Ldidg/dt、Ldiqg/dt，輸出端電壓指令由公式(1)計算得到并最終生成SPWM調(diào)制信號。[0121] (2)STATCOM控制策略：[0122] 如圖7所示，STATCOM有功電流參考值 通過直流電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器得到。在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)小幅波動時，STATCOM接收協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的無功參考電流 當(dāng)處于電網(wǎng)故障模式時，STATCOM接收風(fēng)電場無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的無功指令，則此時的 由公式(7)得到，其中Eg為電網(wǎng)相電壓幅值。[0123][0124] 將 和ids、 和iqs的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到Ldids/dt、Ldiqs/dt，STATCOM的輸出端*電壓指令 以及幅值、功角指令 δ，根據(jù)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型由公式(8)、(9)計算得到并最終生成SPWM調(diào)制信號。

[0125][0126][0127] 本申請為驗證方案的實際效果，還進(jìn)行了協(xié)調(diào)控制仿真分析，具體如下：[0128] (1)仿真建模[0129] 在matlab/simulink環(huán)境下搭建了整體仿真模型，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖8所示。直驅(qū)式風(fēng)電場由兩組風(fēng)機組成，額定容量為20MW，每組含5臺直驅(qū)永磁風(fēng)機。單臺風(fēng)機額定功率為2MW，額定風(fēng)速為13m/s，直流母線額定電壓為1.2k?？紤]風(fēng)機分布位置不同造成的風(fēng)速差異影響，在1.2秒的仿真時間內(nèi)，設(shè)定2組風(fēng)機分別工作在13m/s以及11m/s的恒定風(fēng)速下。風(fēng)機出口額定電壓為690，每臺風(fēng)機配備一臺箱式變壓器升壓至35k，經(jīng)線路l1、l2以及升壓變壓器T4接入220k電網(wǎng)。35k母線上連接有區(qū)域性負(fù)荷，STATCOM配置在公共并網(wǎng)點，結(jié)合風(fēng)電場容量及實際需求，其額定容量為6Mvar。

[0130] (2)仿真分析[0131] 首先設(shè)置電網(wǎng)在0.2秒和0.7秒分別發(fā)生幅度為?/+4％的電壓波動，持續(xù)時間均為200ms。根據(jù)本文所提出的無功協(xié)調(diào)控制策略，風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器檢測到的PCC電壓變化沒有超出閾值，控制風(fēng)機繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式下。此時僅由STATCOM對PCC電壓進(jìn)行快速的無功支撐，STATCOM的無功動態(tài)響應(yīng)與PCC電壓的變化情況分別如圖9及圖10所示。

[0132] 從圖9及圖10中可以看出，STATCOM在電壓波動期間能夠進(jìn)行快速的無功響應(yīng)，響應(yīng)時間約為15ms，分別發(fā)出5.4Mvar的容性無功與5.4var的感性無功以支撐PCC電壓；在STATCOM的無功支撐下，PCC電壓快速恢復(fù)了穩(wěn)定。[0133] 隨后設(shè)置電網(wǎng)在0.2秒和0.7秒分別發(fā)生故障導(dǎo)致PCC三相電壓對稱跌落40％/驟升30％，故障持續(xù)時間均為200ms，在無/有協(xié)調(diào)控制條件下分別對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。圖11和圖12分別為無/有協(xié)調(diào)控制時系統(tǒng)仿真波形。[0134] 在無協(xié)調(diào)控制的情況下：當(dāng)0.2秒PCC三相電壓對稱跌落40％，由圖11可以看出由于此時風(fēng)機工作在恒功率因數(shù)模式下沒有參與無功調(diào)節(jié)。所有無功需求都由STATCOM來承擔(dān)，而STATCOM由于最大電流限制達(dá)到了無功調(diào)節(jié)上限，輸出約3.9Mvar的容性無功，此時PCC電壓被迅速抬升到0.64pu。當(dāng)0.7秒PCC電壓對稱驟升30％，STATCOM同樣由于最大電流限制達(dá)到了無功調(diào)節(jié)的上限，穩(wěn)定輸出約7.5MA的感性無功，而此時PCC點電壓被迅速降低到1.26pu。[0135] 在有協(xié)調(diào)控制的情況下，當(dāng)0.2秒PCC三相電壓對稱跌落40％。此時網(wǎng)側(cè)變流器檢測到PCC電壓的跌落幅度超過了閾值，立即切換到低電壓補償模式。從圖12中可以看出，兩組風(fēng)機由于工作在不同風(fēng)速下，導(dǎo)致其運行狀態(tài)和無功輸出不同：第一組風(fēng)機工作在13m/s額定風(fēng)速下，其網(wǎng)側(cè)有功電流在正常運行時就已達(dá)到額定值，因此電壓跌落時直流電壓閉環(huán)會迅速將有功電流參考值調(diào)至1.1pu，無功電流可調(diào)量為0，此時無法滿足并網(wǎng)導(dǎo)則的要求，因此網(wǎng)側(cè)變流器切換到有功受限，無功優(yōu)先模式，以公式(6)發(fā)出約1.8Mvar的容性無功。有功電流參考值則按公式(5)計算，有功輸出受限導(dǎo)致直流電壓迅速越限，此時風(fēng)機的直流卸荷電路導(dǎo)通，從圖12中可以看出直流電壓被維持在1.32k(1.1pu)的最大允許值；第二組風(fēng)機工作在11m/s風(fēng)速下，其直流電壓閉環(huán)有功電流可調(diào)余量較大，此時按公式(3)得到無功電流大于并網(wǎng)導(dǎo)則的要求，發(fā)出約4.4Mvar的容性無功，而經(jīng)調(diào)節(jié)直流電壓逐漸下降。整個風(fēng)電場乘以折損系數(shù)后聯(lián)合STATCOM向PCC提供約9.9Mvar的無功支撐，此時PCC電壓被抬升到0.7pu，對比圖11比無協(xié)調(diào)控制時提高了0.06pu。當(dāng)0.7秒PCC電壓對稱驟升30％，此時風(fēng)機立即切換到高電壓補償模式。由于電壓驟升狀態(tài)下風(fēng)機有功電流會減小，因此兩組風(fēng)機都可按公式(3)輸出最大感性無功電流，分別約為8.4Mvar和11.1Mvar。整個風(fēng)電場乘以折損系數(shù)后聯(lián)合STATCOM共同向PCC提供約21.1Mvar的無功支撐。除電網(wǎng)電壓驟升和恢復(fù)瞬間風(fēng)機直流電壓出現(xiàn)波動外，都基本穩(wěn)定在額定值附近。對比圖11可以看出STATCOM比無協(xié)調(diào)控制時輸出減少到2.8Mvar，而PCC電壓下降到1.18pu，比無協(xié)調(diào)控制時降低了0.08pu。

[0136] 綜上仿真結(jié)果可以得出如下結(jié)論：[0137] (1)直流卸荷電路將風(fēng)機直流母線電壓限制在最大允許值，有功電流參考值通過直流電壓閉環(huán)得到并限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大輸出電流；當(dāng)風(fēng)電機組運行在不同工況下時，其對應(yīng)的無功電流計算公式也不同。[0138] (2)通過改進(jìn)直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)全功率變流器的控制策略，可使其在并網(wǎng)點電壓跌落/驟升時由恒功率因數(shù)模式迅速切換到相應(yīng)的無功補償模式，向電網(wǎng)提供穩(wěn)定的無功支撐。[0139] (3)所提出的協(xié)調(diào)控制策略通過電網(wǎng)故障時在STATCOM與直驅(qū)永磁風(fēng)機間分配無功需求，能夠充分利用直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功調(diào)節(jié)能力，有助于提升風(fēng)電場的無功裕度和并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定性，節(jié)省補償單元配置。[0140] 圖6為本發(fā)明實施例提供的一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制框圖；圖1?圖5以及圖7?圖12所示實施例的解釋說明均可以應(yīng)用于本實施例。如圖6所示，一種直驅(qū)永磁風(fēng)機的無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括：無功協(xié)調(diào)控制裝置62、網(wǎng)側(cè)變流器60以及靜止同步補償器64，所述無功協(xié)調(diào)控制裝置62分別與所述網(wǎng)側(cè)變流器60以及靜止同步補償器64連接，其中，

[0141] 所述無功協(xié)調(diào)控制裝置62，用于接收檢測得到的公共并網(wǎng)點的電壓值；比較所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值；若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則啟用所述靜止同步補償器進(jìn)行無功控制，同時所述網(wǎng)側(cè)變流器繼續(xù)工作在恒功率因數(shù)模式；若所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍，切換直驅(qū)永磁風(fēng)機網(wǎng)側(cè)變流器工作狀態(tài)，與靜止同步補償器聯(lián)合進(jìn)行無功控制。[0142] 具體地，所述靜止同步補償器64包括：[0143] 第一無功計算單元645，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的第一無功參考電流[0144] 第一有功計算單元641，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流[0145] 第一功率調(diào)節(jié)單元643，用于根據(jù)所述靜止同步補償器的第一無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第一SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由靜止同步補償器根據(jù)第一SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0146] 進(jìn)一步地，所述網(wǎng)側(cè)變流器60包括：[0147] 第二有功計算單元601，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第一有功參考電流 所述第一有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；[0148] 第二無功計算單元605，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流 為零；[0149] 第二功率調(diào)節(jié)單元603，用于根據(jù)繼續(xù)所述第一有功參考電流 以及網(wǎng)側(cè)變流器的第一無功參考電流，工作在恒功率因數(shù)模式。[0150] 進(jìn)一步地，所述網(wǎng)側(cè)變流器60包括：[0151] 第三無功計算單元602，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，根據(jù) 第一值，并根據(jù)計算得到第二值，將第一值及第二值中的較大者作為網(wǎng)側(cè)變流器的第二無

功參考電流

[0152] 第三有功計算單元606，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，若所述第一值為所述較大者，根據(jù) 計算得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 若所述第二值為所述較大值，則將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 所述第二有功參考電流 限幅于網(wǎng)側(cè)變流器最大允許電流imax；；

[0153] 第三功率調(diào)節(jié)單元604，用于根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二有功參考電流 以及所述網(wǎng)側(cè)變流器的第二無功參考電流 計算并生成第二SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而由網(wǎng)側(cè)變流器根據(jù)第二SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0154] 進(jìn)一步地，所述靜止同步補償器64包括：[0155] 第四無功計算單元642，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，將公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到總的無功需求Qall；計算風(fēng)電場內(nèi)的所有直驅(qū)永磁風(fēng)機的網(wǎng)側(cè)變流器的無功可調(diào)總?cè)萘縌Gall_max；根據(jù)QS＝Qall?kQGall_max計算靜止同步補償器的無功指令，其中，k為直驅(qū)永磁風(fēng)機折算到并網(wǎng)點的無功功率的總損耗系數(shù)；根據(jù)所述無功指令，利用計算得到靜止同步補償器的第二無功參考電流[0156] 第四有功計算單元646，用于在所述公共并網(wǎng)點的電壓值與預(yù)設(shè)的并網(wǎng)點電壓參考值之間的差值超出所述預(yù)設(shè)范圍時，將直流母線電壓的實際值與直流母線電壓的參考值之間的差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到靜止同步補償器的有功參考電流[0157] 第四功率調(diào)節(jié)單元644，用于根據(jù)所述靜止同步補償器的第二無功參考電流 以及所述靜止同步補償器的有功參考電流 計算并生成第三SPWM調(diào)制信號，進(jìn)而根據(jù)第三SPWM調(diào)制信號進(jìn)行無功控制。[0158] 本實施例提出一種STATCOM與直驅(qū)永磁風(fēng)機間的無功協(xié)調(diào)控制策系統(tǒng)，其劃分為兩種工作模式：當(dāng)并網(wǎng)點電壓變化幅度小于設(shè)定閾值時，僅啟用STATCOM進(jìn)行無功支撐，風(fēng)機工作在恒功率因數(shù)模式；當(dāng)并網(wǎng)點電壓變化幅度大于設(shè)定閾值時則切換風(fēng)機的工作狀態(tài)，并將無功需求在二者之間進(jìn)行協(xié)調(diào)分配且優(yōu)先利用風(fēng)機的無功調(diào)節(jié)能力，進(jìn)行快速無功支撐，提升了直驅(qū)式風(fēng)電場的無功裕度和并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定性，節(jié)省了補償單元配置。并對多種工況進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果驗證了該協(xié)調(diào)控制策略的有效性。[0159] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，實現(xiàn)上述實施例的全部或者部分步驟/單元/模塊可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述程序可以存儲于計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述實施例各單元中對應(yīng)的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。[0160] 以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。