[發明專利]具有無功補償和諧波治理作用的雙饋風力發電機控制方法

無效

• 申請號: 201310471010.9
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103532458A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 王智;孫素娟;洪丹;邵宜祥
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02J3/38;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

技術領域

本發明涉及雙饋風力發電機組控制領域，尤其是一種利用雙饋風力發電機實現無功補償及指定頻率諧波治理的控制方法。

背景技術

雙饋風力發電機組是當前應用最廣泛的風電機型，采用大功率電力電子變流器對發電機進行勵磁控制，實現變速恒頻運行和有功無功解耦控制。圖1所示為雙饋風電機組并網示意圖，發電機轉子經由2臺兩電平PWM變流器（轉子側變流器和網側變流器）背靠背組成的雙饋變流器與發電機定子并聯接入電網，在并網系統公共連接點電氣距離較近處存在非線性負載。

為實現雙饋風力發電機組并網，轉子側變流器多采用基于定子磁鏈或定子電壓定向的矢量控制策略，一般是電流內環-功率外環的雙環PI控制，通過旋轉坐標下dq解耦控制實現有功、無功分別調節。然而，若并網點由于非線性負載的原因存在較高含量諧波，上述基于理想電網條件的控制策略不能有效應對諧波帶來的擾動，可能導致機組無法實現并網。通過改進雙饋風力發電機諧波控制對主要諧波分量進行補償是一種經濟有效的解決方法。另一方面，加強雙饋風力發電機的無功實時調節控制，充分挖掘其無功能力，可滿足電網無功需求，并有利于雙饋風機的穩定運行。因此，雙饋風力發電機同時提供無功補償和諧波治理作用的控制方法具有很強的實用性和經濟性。

故，需要一種新的技術方案以解決上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，改進現有技術，提出一種并網雙饋風力發電機的控制方法，實現無功補償和指定頻率諧波治理作用的結合。在電網存在諧波問題和無功不足的情況下，該方法有利于雙饋風機的可可靠運行，并改善電網電能質量。

為實現上述發明目的，本發明具有無功補償和諧波治理作用的雙饋風力發電機控制方法可采用如下技術方案：

一種具有無功補償和諧波治理作用的雙饋風力發電機控制方法，包括以下步驟：

（1）、獲取上位機控制系統下發的無功補償和指定頻率的諧波治理指令，將無功補償和諧波治理指令轉化為雙饋發電機定子電流各頻率分量給定值

（2）、由檢測模塊實時獲得定子電壓和電流的基波及指定頻率諧波分量，并轉換到各自旋轉坐標下；

（3）、經定子電流控制模塊獲得各頻率的轉子電流給定值

（4）、各頻率轉子電流給定值與反饋值作差經過轉子電流控制模塊得到轉子電壓指令值

（5）、轉子電壓給定值經坐標變換獲得轉子電壓綜合指令送入脈寬調制模塊，產生轉子側變流器的脈沖控制信號，從而發電機輸出包含有所需無功分量和諧波分量的定子電流。

本發明主要基于多旋轉坐標系下的轉子側變流器控制。不同頻率的三相信號量在對應頻率的旋轉坐標系中表現為直流量，理論上可通過PI控制實現無靜差跟蹤。基波旋轉坐標下dq解耦控制可實時調節雙饋發電機輸出的有功功率和無功功率；并行增加指定頻率的諧波電流控制環，控制雙饋發電機定子輸出與負載注入電網諧波極性相反的諧波電流，可抵消負載諧波對電網的影響。

本發明的有益效果如下：本方法拓展了雙饋風力發電機組的控制功能，可同時提供無功功率補償及諧波治理作用，并且可根據系統實際情況指定危害較大的諧波頻率；提高了在電網存在一定的諧波問題和無功不足情況下雙饋風力發電機對電網的適應能力，既保證雙饋風力發電系統在電網存在諧波問題和無功不足時的可靠并網，同時改善電網電能質質量。

附圖說明

圖1是現有技術中雙饋風力發電機組并網示意圖；

圖2是并網雙饋風力發電機實現無功補償和指定頻率諧波治理的控制原理框圖；

圖3是使用本方法令雙饋發電機輸出5次諧波的電流波形；

圖4是使用本方法令雙饋發電機輸出7次諧波的電流波形；

圖5是使用本方法令雙饋發電機同時輸出5次和7次諧波的電流波形；

圖6是使用本方法令雙饋發電機提供無功補償并輸出5次和7次諧波的相關波形。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。