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申请/专利权人：山东大学

摘要：本公开提供了一种基于超级电容的并网风力发电低电压穿越方法及系统，考虑海上风能的随机性造成的转子转速不受控而引发的风机高频波动和直流母线电压波动，电机侧通过引入虚拟阻抗下垂控制获取卸荷电阻和超级电容的功率参考，用卸荷电阻吸收风机发出的高频波动功率，用超级电容吸收风机多发的恒定功率，实现风电机组发生低电压穿越过程中随机风速下的高频波动和直流母线电压波动的抑制；其中，超级电容采用虚拟电阻控制，卸荷电阻采用虚拟电容控制，以达到控制目标；本公开解决了大惯量风机转子难以实时响应风速变化，由于转子储能使转速不受控，转速变化失配后的转速及直流母线电压波动问题。

主权项：1.基于超级电容的并网风力发电低电压穿越方法，其特征在于，包括：当风电机组发生低电压穿越时，使用转子储能应对短时电压跌落，使用超级电容应对长时电压跌落，考虑海上风能的随机性造成的转子转速不受控而引发的风机转速高频波动和直流母线电压波动，撬棒电路控制通过引入虚拟阻抗下垂控制获取卸荷电阻和超级电容的功率参考，用卸荷电阻吸收风机发出的高频波动功率，用超级电容吸收风机多发的恒定功率，同时在电机侧控制引入转速波动惩罚项，实现风电机组发生低电压穿越过程中随机风速下的高频波动和直流母线电压波动的抑制；其中，虚拟阻抗下垂控制中，超级电容采用虚拟电阻控制，卸荷电阻采用虚拟电容控制；电机侧控制中，风电机组采用带转速惩罚的模型预测电流控制，虚拟阻抗下垂控制与电机侧控制共同作用，减小风机转速波动和直流母线电压波动；所述超级电容通过PI控制器控制；预测电机侧和电网侧变流器在下一控制周期发出的功率，获取下一时刻超级电容基本吸收功率，通过下垂控制得到超级电容吸收功率修正值，修正后得到超级电容吸收功率参考，将超级电容充电功率和吸收功率参考进行比较，输入至PI控制器，获取PWM调制器的占空比，输入PWM调制器控制开关管D1开断；直流母线电压的计算公式如下： 式中，为变流器直流母线上两个均压电容器的电压之和，、为机侧和网侧变流器在下一控制周期发出的功率，为修正得到的超级电容吸收功率参考；使用后向欧拉法进行离散化，得到超级电容的参考充电功率为： 式中：为控制周期，为超级电容的电容，后缀代表变量为下一时刻预测值，后缀代表变量为当前时刻值；为了实现分频吸收功率，在超级电容控制功率环外加入下垂控制环路调节功率参考大小，其中，超级电容的虚拟电阻为： 其中，代表蓄电池侧变换器的最大输出电流，和分别代表系统允许直流母线电压波动范围的最大、最小值；卸荷电阻将撬棒电路参考卸荷功率和在下一时刻直流母线电压下卸荷电阻吸收的有功功率进行比较，送入PI控制器，得到PWM调制器的占空比，控制D3开断，其中卸荷电阻基本吸收功率为；卸荷电阻的虚拟电容为： 其中，为分频控制的截止频率。

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