[發明專利]一種永磁同步風電系統諧波分析與抑制方法

在審

• 申請號: 201510601363.5
• 申請日: 2015-09-19
• 公開（公告）號: CN105071392A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 王武;張元敏;羅書克
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉一種永磁同步風電系統諧波分析與抑制方法。

背景技術

風電由于清潔、無污染，成為最具開發前景的新能源之一。永磁同步風力發電系統采用直驅式結構，無需齒輪箱等傳動機構，在轉換效率、可靠性以及電網適應能力發明具有一定的優勢，成為大容量風電機組的主流機型。然而，永磁同步風電系統采用大量電力電子設備構建變流器，電力電子設備的非線性會引起大量的諧波電流，對電網安全穩定運行造成一定的威脅。風電機組可能無法耐受電網電壓諧波導致脫網運行。大容量永磁同步發電機組變流器濾波器與系統等效阻抗之間會存在固有諧振點，會導致風電系統和電網之間的諧波進一步惡化。有鑒于此，本專利提出一種永磁同步風電系統諧波分析和抑制方法，對風電場接入電網的諧波進行分析評估，結合諧波機理，給出一種虛擬變阻抗控制方法，有效抑制系統諧振過電壓和過電流，實現風電系統安全穩定運行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種永磁同步風電系統諧波分析與抑制方法。

本專利提出一種永磁同步風電系統諧波分析和抑制方法，給出了永磁直驅式同步風電系統結構圖，說明了風電系統中對應的諧振問題，給出了虛擬阻抗控制系統結構圖，將虛擬阻抗控制策略和網側電流諧波畸變率相結合，協調控制系統阻尼輸出，有效抑制系統諧振過電壓和過電流，實現風電系統安全穩定運行。

一種永磁同步風電系統諧波分析與抑制方法，該永磁同步風電系統由風力機、永磁同步發電機、背靠背全功率變流器、濾波器、變壓器和電網接口組成，永磁同步發電機通過全功率變流器和電網進行交互，變流器通過濾波器和電網相連，LCL濾波器用于保證風電系統并網特性，

該永磁直驅式同步風電系統中，變流器濾波器與電網間設置固有諧振點，當電網頻率上升到諧振頻率點，濾波電路發生諧振；當系統諧振過電壓和過電流放大時，風電機組與電網解列，系統諧振峰值和劇烈程度與其品質因數相關。

永磁同步風電系統設置阻抗控制系統結構，該系統包含網側變流器的控制結構，在阻抗控制系統結構中，其中L_g為濾波器網側等效電感，C_f為濾波器濾波電容，L為濾波器橋臂輸出側電感，R_g為網側串聯電阻，通過檢測電網電壓、電流信號，并進行abc/dq坐標變換，經過微分器sC_fR_g得到兩相旋轉坐標系下dq軸的電流阻尼補償量；外環采用電壓環，將直流側電壓給定信號和實測直流電壓相比較，偏差送入電壓PI調節器，得到q軸的電流參考信號，d軸電流參考信號為0，和電流阻尼補償量比較后，經dq/αβ變換，送入PWM控制器，產生網側變流器驅動信號。

將阻抗控制策略和網側電流諧波畸變率相結合，協調控制系統阻尼輸出。

本專利提出一種永磁同步風電系統諧波分析和抑制方法，給出了永磁直驅式同步風電系統結構圖，說明了風電系統中對應的諧振問題，給出了虛擬阻抗控制系統結構圖，將虛擬阻抗控制策略和網側電流諧波畸變率相結合，協調控制系統阻尼輸出，有效抑制系統諧振過電壓和過電流，實現風電系統安全穩定運行。

附圖說明

圖1永磁直驅式同步風電系統結構圖；

圖2虛擬阻抗控制系統結構圖。

具體實施方式

為了使從事風電技術相關領域人員能更好地理解本發明方案，下面參照附圖對本發明實施方式進行詳細說明。

本發明的目的在于提供一種永磁同步風電系統諧波分析與抑制方法。永磁直驅式同步風電系統如圖1所示，系統由風力機、永磁同步發電機、背靠背全功率變流器、濾波器、變壓器和電網接口等組成，永磁同步發電機通過全功率變流器和電網進行交互，變流器通過濾波器和電網相連，LCL濾波器保證風電系統并網特性，同時，變流器濾波器與電網間存在固有諧振點，一旦電網頻率上升到諧振頻率點，會和濾波電路發生諧振，甚至可能由于系統諧振過電壓和過電流放大，導致風電機組與電網解列，系統諧振峰值和劇烈程度與其品質因數相關，通過選取合適的系統阻尼，可以消除或抑制系統諧振。