[發明專利]用于調節風力發電機的無功功率的裝置和方法

有效

• 申請號: 201611220459.8
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106786743B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 武磊;楊志千
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 蘇銀虹;于碩

提供一種用于調節風力發電機的無功功率的裝置和方法。所述裝置包括：接收單元，接收風力發電機的需求無功功率；第一調節閉環單元，基于接收到的需求無功功率和從風力發電機的計量裝置測量出的風力發電機的無功功率，計算并輸出用于對無功電流的偏差進行校準的校準無功電流；第二調節閉環單元，基于接收到的需求無功功率、輸出的校準無功電流和從風力發電機的變流器采集到的無功電流，計算用于調節風力發電機的變流器并網側電流環的無功電流的參考無功電流，并將計算出的參考無功電流輸出到風力發電機的變流器，以調節從風力發電機的變流器采集到的無功電流。所述裝置和方法能夠既快速又精確地調節風力發電機的無功功率。

技術領域

本發明涉及風電技術領域，更具體地說，涉及一種采用雙閉環的無功功率調節方式來調節風力發電機的無功功率的裝置和方法。

背景技術

近年來，隨著新能源開發項目的開展，風力發電行業得到大力發展。風力發電機是將風能轉換為機械能，再將機械能轉換為電能的電力設備。由于風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染，從而成為越來越受歡迎和支持的發電方式。

在風力發電的技術上，電網要求風力發電廠要具備無功功率調節裝置，利用風力發電機提供無功功率可以減少風場對無功功率調節裝置的投入，因此無功功率調節成為風力發電機必備功能。風力發電機(例如，直驅型風力發電機)通過全功率變流器并入電網，并且通過全功率變流器輸出無功功率。

例如，參照圖1，圖1是風力發電機并入電網的連接示意圖。風力發電機的內部部件包括變流器和計量裝置，并且風力發電機經由變壓器并入電網。風力發電機的計量裝置與變壓器連接的點為風力發電機的并網點。通常，測量風力發電機的無功功率的方式可包括從變流器測量無功功率和從計量裝置測量無功功率這兩種方式。這兩種測量方式的測量點可如圖1所示，即，變流器無功功率測量點和計量裝置無功功率測量點，其中，計量裝置無功功率測量點即是風力發電機并網點。

目前，風力發電機通用的無功功率調節控制是通過單閉環實現調節控制的。例如，圖2是現有技術的用于調節風力發電機的無功功率的裝置的框圖。

參照圖2，現有技術的用于調節風力發電機的無功功率的裝置200包括接收單元201、測量單元202、運算單元203、PID控制器204。接收單元201可接收風力發電機的需求無功功率Q_cmd。測量單元202可從變流器無功功率測量點或者計量裝置無功功率測量點測量風力發電機的當前無功功率Q_smp。運算單元203可將從風力發電機的需求無功功率Q_cmd減去風力發電機的當前無功功率Q_smp而獲得的差值(即，Q_cmd-Q_smp)發送到PID控制器204。PID控制器204可將(Q_cmd-Q_smp)作為輸入，并基于風力發電機的最大無功電流Iq_Max和風力發電機的最小無功電流Iq_Min，計算用于調節變流器并網側電流環的無功電流的參考無功電流Iq_ref，并將計算出的參考無功電流Iq_ref輸出到風力發電機的變流器以調節風力發電機的變流器的并網側電流環的無功電流。

當風力發電機的變流器210接收到參考無功電流Iq_ref時，通過風力發電機的變流器輸出的無功電流被調節，使得從無功功率測量點測量出的風力發電機的無功功率Q_smp也被調節。裝置200可經過多次迭代地調節操作，直到測量出的風力發電機的當前無功功率Q_smp與需求無功功率Q_cmd一致(即，Q_cmd-Q_smp＝0)，調節操作完成。

根據現有技術的用于調節風力發電機的無功功率的裝置200，測量單元202的無功功率測量點可以是如圖1所示的變流器無功功率測量點或計量裝置無功功率測量點。然而，根據現有技術的用于調節風力發電機的無功功率的裝置200，無論測量單元202從哪個測量點進行測量，都存在缺陷。