[發明專利]電網電壓諧波下雙饋感應風電系統抑制并網功率波動控制方法

有效

• 申請號: 201310547482.8
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103545845A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 姚駿;陳知前;李清;余夢婷
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及雙饋感應風力發電系統技術改進，特別是涉及電網電壓諧波下雙饋感應風電系統抑制并網功率波動的控制方法，屬于電力控制技術領域。

背景技術

對于接入弱電網的遠距離風電場而言，由于受長交流輸電線以及非線性負荷等因素的影響，位于電網末端的風電場母線公共接入點（point?of?common?coupling，PCC）處往往含有較重程度的低次諧波電壓（尤其是5、7次諧波），這將對并網運行的大型變速恒頻風電機組帶來顯著影響。對于風力發電主流機型的雙饋感應發電機(doubly?fed?induction?generator,DFIG)而言，其定子直接與電網相連，這將導致DFIG定、轉子電流出現較大程度畸變，同時引起DFIG輸出功率和電磁轉矩脈動，嚴重影響發電機的安全穩定運行并降低發電系統的輸出電能質量。另一方面，諧波電壓條件下DFIG系統網側變流器也將產生較大程度的功率脈動，這將會導致DFIG系統總輸出功率波動程度加劇，進一步惡化系統的整體輸出電能質量。目前已有學者就電網電壓諧波下DFIG系統的運行行為與控制策略展開了研究，如已公開的下列文獻：

(1)Gaillard?A，Poure?P?and?Saadate?S.Active?filtering?capability?of?WECS?with?DFIG?for?grid?power?quality?improvement[J].IEEE?International?Symposium?on?Industrial?Electronics，ISIE2008，Cambridge，pp.2365-2370，June30，2008.

(2)Hu?J，Nian?H，Xu?H,et?al.Dynamic?modeling?and?improved?control?of?DFIG?under?distorted?grid?voltage?conditions[J].IEEE?Transactions?on?Energy?Conversion，2011，26(1)：163-175.

文獻(1)提出將網側變流器用做有源濾波器來補償定子輸出的諧波電流，使得輸送到電網的電流不存在畸變，但由于定子諧波電壓的存在，DFIG輸出功率、電磁轉矩以及系統并網功率仍然存在波動，發電機安全穩定運行能力以及發電系統輸出電能質量并未得到改善。

文獻(2)提出在正向同步旋轉軸系下采用比例積分諧振控制器來實現對轉子基波電流和諧波電流的無靜差跟蹤控制，進而可實現消除定、轉子諧波電流或消除定子輸出功率六倍頻波動等功能。其中，控制目標4實現電磁轉矩以及定子輸出無功功率同時無波動，在一定程度上緩解了系統傳動軸系的壓力，但定子輸出的有功功率存在波動；控制目標3雖然實現了定子輸出有功以及無功功率同時無六倍頻波動，然而電磁轉矩卻存在波動，所提控制方案由于轉子側變換器控制變量的限制均不能同時實現定子輸出有功、無功功率以及電磁轉矩無波動。值得注意的是，在上述2個控制目標下，由于并聯網側變換器的存在，使得整個系統饋入電網的功率仍然存在較大程度波動，這將對DFIG系統所并電網的運行穩定性產生不利影響。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種電網電壓諧波下雙饋感應風電系統抑制并網功率波動的控制方法，該控制方法在保證發電機安全穩定運行的同時亦實現了對DFIG系統并網有功、無功功率波動的抑制。

本發明的技術方案是這樣實現的：

電網電壓諧波下雙饋感應風電系統抑制并網功率波動控制方法，其特征在于，本方法涉及對串聯網側變換器的控制、并聯網側變換器的控制以及電機側變換器的控制；

所述串聯網側變換器的控制步驟為：

A1)利用電壓霍爾傳感器采集電網三相電壓信號u_gabc以及雙饋感應發電機定子三相電壓信號u_sabc；利用電壓霍爾傳感器采集直流側電壓信號U_dc；

A2)將采集的電網三相電壓信號u_gabc經過數字鎖相環PLL后得到電網正序電壓電角度θ_g+以及同步電角速度ω；

A3)將采集的電網三相電壓信號u_gabc和發電機定子三相電壓信號u_sabc分別經過靜止三相abc坐標軸系到靜止兩相αβ坐標軸系恒功率變換，轉換為靜止兩相αβ坐標軸系下電壓信號u_gαβ，u_sαβ；