[發明專利]一種交流勵磁電源故障穿越控制系統

有效

• 申請號: 201710944298.5
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107681692B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 張軍利;張元敏;張格麗;王紅玲
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P21/22;H02P9/10;H02P101/15
• 代理公司: 深圳眾邦專利代理有限公司 44545
• 代理人: 譚麗莎

1.一種交流勵磁電源故障穿越控制系統，用于雙饋風電機組，其特征在于，包括三相電子開關K1、三相電子開關K2、交流勵磁電源主電路、直流電壓測量單元、三相交流電壓測量單元、三相交流電流測量單元一、三相交流電流測量單元二、鎖相環單元、風速測量單元、雙饋發電機測速單元、雙饋發電機轉子位置檢測單元、交流勵磁電源控制單元；

所述交流勵磁電源包括網側變流器GC、機側變流器MC和直流電容器C，所述網側變流器GC和所述機側變流器MC結構相同，采用三相半橋結構；所述網側變流器GC和所述機側變流器MC的直流側同時與所述直流電容器C并聯連接，所述網側變流器GC和所述機側變流器MC的交流側分別連接濾波電路LCL1和LCL2；

所述三相電子開關K1、所述三相電子開關K2為電力電子開關器件GTO、IGBT或IGCT組成的電路；

所述網側變流器GC交流側LCL1的輸出端連接至雙饋發電機的定子輸出端，稱其為公共連接點PCC；所述機側變流器MC交流側LCL2的輸出端連接至所述三相電子開關K1的一側與所述三相電子開關K2的一側，三相電子開關K1的另一側連接雙饋發電機的轉子端口，所述三相電子開關K2的另一側連接至公共連接點PCC；

所述直流電壓測量單元輸入端連接所述直流電容器C兩側，其輸出端連接交流勵磁電源控制單元的直流電壓輸入端；

所述三相交流電壓測量單元輸入端連接所述網側變流器GC交流側，其輸出端連接交流勵磁電源控制單元的交流電壓輸入端；

所述三相交流電流測量單元一輸入端連接所述網側變流器GC交流側LCL1的輸出端，其輸出端連接交流勵磁電源控制單元的交流電流輸入端一；

所述三相交流電流測量單元二輸入端連接所述機側變流器交流側LCL2的輸出端，其輸出端連接交流勵磁電源控制單元的交流電流輸入端二；

所述鎖相環單元的輸入端連接公共連接點PCC，其輸出連接交流勵磁電源控制單元的定子相角輸入端；

所述風速測量單元的輸入端連接風力機的風速捕獲裝置，其輸出端連接交流勵磁電源控制單元的風速輸入端；

所述雙饋發電機測速單元的輸入端連接雙饋發電機的轉軸，其輸出端連接交流勵磁電源控制單元的轉速輸入端；所述雙饋發電機轉子位置檢測單元的輸入端連接雙饋發電機的轉軸，其輸出端連接交流勵磁電源控制單元的轉子相角輸入端；

所述交流勵磁電源控制單元的輸出端一連接所述網側變流器GC主電路的六個功率開關器件；所述交流勵磁電源控制單元的輸出端二連接所述機側變流器MC主電路的六個功率開關器件；

所述交流勵磁電源的機側變流器MC共有兩套控制程序，當公共連接點PCC電壓跌落幅度較小，引起雙饋發電機轉子過電流幅度不大時，所述三相電子開關K1閉合，所述三相電子開關K2斷開，機側變流器MC采用雙環控制策略一，其電流內環為比例積分諧振控制并聯可變阻尼器控制，有效控制雙饋發電機輸出有功功率和無功功率，幫助公共連接點PCC電壓恢復；

當公共連接點PCC電壓跌落幅度較大，引起雙饋發電機轉子過電流幅度較大時，所述三相電子開關K1斷開，所述三相電子開關K2閉合，機側變流器MC采用雙環控制策略二，工作于靜止無功發生器模式，與網側變流器GC一起為公共連接點PCC提供無功功率，幫助公共連接點PCC電壓恢復；

機側變流器MC的雙環控制策略一，外環包括轉速和公共連接點PCC電壓幅值，采用PI控制方法；內環包括雙饋發電機轉子電流的d、q軸分量，采用比例積分諧振控制方法；

機側變流器MC的雙環控制策略一的內環電流控制包括可變阻尼器控制策略，可變阻尼器采用電阻電感串聯電路，且其中的電阻和電感分別隨著公共連接點PCC電壓跌落的程度變化，可變阻尼器的輸出與比例積分諧振控制器輸出疊加，作為控制信號產生觸發脈沖，驅動機側變流器主電路功率開關器件；

機側變流器MC的雙環控制策略二，外環包括直流側電壓和機側變流器MC輸出無功功率，其中直流側電壓控制環采用比例積分諧振控制方法，無功功率控制環采用PI控制方法；內環包括機側變流器MC輸出電流的d、q軸分量，采用比例積分諧振控制方法；

網側變流器GC采用雙環控制策略，外環包括直流側電壓和網側變流器GC輸出無功功率，其中直流側電壓采用比例積分諧振控制方法，無功功率控制環采用PI控制方法；內環包括網側變流器GC輸出電流的d、q軸分量，采用比例積分諧振控制方法。

2.根據權利要求1所述的交流勵磁電源故障穿越控制系統，其特征在于：所述交流勵磁電源的風速輸入端的信號送入特定風力機的最大功率追蹤查詢表，查詢表輸出該風速下對應的最大功率和最佳轉速。