(19)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 202211340944.4 (22)申请日 2022.10.30 (71)申请人 国网上海市电力公司 地址 200122 上海市浦东 新区自由贸易试 验区源深路1 122号 (72)发明人 黄阮明　张铭　王晓晖　费斐　 李灏恩　吴恩琦　姚骏　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 叶敏华 (51)Int.Cl. H02J 3/12(2006.01) H02J 3/18(2006.01) H02J 3/16(2006.01) H02J 3/38(2006.01)H02J 3/36(2006.01) (54)发明名称 一种电网短路故障下海上风电场暂态电压 协同控制方法 (57)摘要 本发明涉及一种电网短路故障下海上风电 场暂态电压协同控制方法， 包括以下步骤： 根据 PMSG拓扑结构， 确定PMSG控制策略； 根据 STATCOM 拓扑结构， 确定STATCOM控制 策略； 根据SVC拓扑 结构， 确定SVC控制策略； 设定短路故障， 分别计 算PMSG、 S TATCOM、 SV C对应的短路电流， 即确定出 相应的并网点电压控制指令； 根据并网点电压控 制指令， 相应调节改变PMSG、 S TATCOM、 SVC的工作 状态， 完成控制过程。 与现有 技术相比， 本发明充 分考虑不同无功补偿装置的系统暂态响应特性 及其交互机理， 能够确保在短路故障下对并网点 电压进行有效控制， 提升系统电压稳定性。 权利要求书3页 说明书8页 附图22页 CN 115549106 A 2022.12.30 CN 115549106 A 1.一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1、 根据PMSG拓扑 结构， 确定PMSG控制策略； S2、 根据STATCOM 拓扑结构， 确定STATCOM控制策略； S3、 根据SVC 拓扑结构， 确定SVC控制策略； S4、 设定短路故障， 分别计算PMSG、 STATCOM、 SVC对应的短路电流， 即确定出相应的并网 点电压控制指令； S5、 根据并网点电压控制指令， 相应调节改变PMSG、 STATCOM、 SVC的工作 状态， 完成控制 过程。 2.根据权利要求1所述的一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其 特征在于， 所述步骤S1中， PMSG拓扑结构具体为： 风力机与发电机直接相连， 其后电机通过 背靠背变换器经进线电抗后接入电网， 其中， 机侧变换器MS C的作用是维持直流母线电压恒 定， 而网侧 变换器GSC的作用是控制PMSG系统输出的有功、 无功功率， 同时直流母线上安装 了泄能电阻用于防止PMSG直 流侧过电压 。 3.根据权利要求2所述的一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其 特征在于， 所述 步骤S1中PMSG控制策略具体包括： 1)在dq同步旋转 坐标系下PMSG的定 子电压方程 为： 2)GSC在dq同步旋转 坐标系下电压方程 为： 3)在dq同步旋转 坐标轴系下DFIG的GSC 输出功率 为： 其中， Rs_P为PMSG定子等效电阻， Lsd_P与Lsq_P分别为PMSG定子d、 q轴电感， ωs_P为同步角 速度， ψf_P为PMSG转子永磁 体磁链； usd_P与usq_P分别为PMSG定子电压的d、 q轴分量， isd_P与isq_P分别为PMSG定子电流的d、 q轴 分量； ugk_P(k＝a,b,c)为电网k相电压， vgk_P为GSC交流侧k相电压， igk_P为三相输入电流， Udc_P 为直流母线电压， C为 直流母线电容， Lg_P与Rg_P分别为进 线电感与电阻； ugd_P＝Ug_P为电网相电压幅值， vgd_P与vgq_P分别为变 换器交流侧电压的dq轴分量， igd_P与 igq_P分别为输出电流的d、 q轴分量， ωs_D为同步角速度； Pg_P、 Qg_P分别表示PMSG系统GSC 输出的有功和无功 功率。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115549106 A 24.根据权利要求1所述的一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其 特征在于， 所述步骤S2 中STATCOM控制策略具体为： 采用定直流与定交流电压控制， 一方面 维持STATCOM直流侧电压恒定， 另一方面根据电网电压与参考电压的差值 自动调节向电网 输出的无功 功率。 5.根据权利要求1所述的一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其 特征在于， 所述步骤S3中SVC拓扑结构具体为单相TCR+TSC型SVC基本结构， 包含一条TCR支 路和三条TSC支路。 6.根据权利要求5所述的一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其 特征在于， 所述步骤S 3中SVC控制策略具体为： 控制晶闸管的导通角以及 TSC支路的投切， 使 SVC向电网提供容 性或感性无功 功率。 7.根据权利要求1所述的一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其 特征在于， 所述 步骤S4具体包括以下步骤： S41、 设定风电场并网点发生三相短路故障， 根据国家标准GB/T19963 ‑2011风电并网导 则， 确定PMSG的短路电流； S42、 根据STATCOM控制策略， 确定STATCOM的输出短路电流； S43、 根据SVC控制策略， 确定SVC的输出短路电流。 8.根据权利要求7所述的一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其 特征在于， 所述 步骤S41的具体过程 为： 设故障期间PMSG网侧变流器GSC的q轴电流 参考值iqref为： iqref≥1.5×(0.9‑Uf)IN_P 0.2p.u.≤Uf≤0.9p.u. 其中， IN_P为PMSG风电场额定 输出电流； 设网侧变流器最大电流阈值为Imax_P＝1.1IN_P， 则故障期间GSC 的d轴电流最大值id_max 为： 故障前GSC采用单位功率因数控制， 则故障期间GSC的d轴电流 参考值idref为： 其中， I0为故障前风电场侧输出电流； 故障期间GSC的q轴电流 参考值iqref为： 同时故障期间GSC短路电流幅值 If_P增大为其最大电流阈值， 即： If_P＝Imax_P＝1.1IN_P。 9.根据权利要求8所述的一种电网短路故障下海上风电场暂态电压协同控制方法， 其 特征在于， 所述步骤S42中， 电网短路故障下， STATCOM会向电网输出无功功率以阻止并网点权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115549106 A 3