[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)共模電壓抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810058916.0
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108306272B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勇;鄧恒;庫爾特·安徒生;劉佳
• 申請（專利權(quán)）人: 遠(yuǎn)景能源（江蘇）有限公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02J3/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)共模電壓抑制方法，發(fā)電機(jī)的定子繞組經(jīng)變壓器連接到電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組通過機(jī)側(cè)變流器MSC將頻率變化的交流電能變換為直流電能，再經(jīng)過網(wǎng)側(cè)變流器GSC直流電能變換為固定頻率的交流電能,經(jīng)變壓器連接到電網(wǎng)；通過控制功率變換器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流,實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的條件下,電機(jī)輸出頻率恒定的電能；MSC和GSC控制中兩個(gè)PWM模塊，根據(jù)電壓給定，選擇電壓空間矢量，生成變流器的功率開關(guān)信號，在已有變流器PWM模塊的基礎(chǔ)上，機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器電壓空間矢量調(diào)制綜合考慮，協(xié)調(diào)選擇零電壓矢量進(jìn)行調(diào)制，有效降低系統(tǒng)共模電壓。方法簡單易行、行之有效，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機(jī)控制技術(shù)，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)共模電壓抑制方法。

背景技術(shù)

兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)和變流器系統(tǒng)，因采用電壓脈寬調(diào)制(PWM)導(dǎo)致系統(tǒng)的共模電壓高,引起過高的軸電流,容易造成軸承電腐蝕損壞；共模電壓過高還會(huì)對電機(jī)繞組絕緣造成損壞，影響電機(jī)繞組絕緣壽命和失效率。共模電壓過高也可能造成電氣系統(tǒng)電磁干擾(EMI)和電磁兼容(EMC)的問題；如果有大量零序電流流通還會(huì)引起不必要的系統(tǒng)零序電流損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用電壓脈寬調(diào)制導(dǎo)致系統(tǒng)共模電壓高的問題，提出了一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)共模電壓抑制方法，通過改變控制方法，降低兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)和變流器系統(tǒng)的共模電壓，從而大大降低發(fā)電機(jī)軸承電腐蝕的發(fā)生，延長電機(jī)繞組的絕緣使用壽命，減小系統(tǒng)電磁干擾的危害，符合電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明從共模電壓過高的根源出發(fā)，通過改變PWM控制用于抑制系統(tǒng)共模電壓，實(shí)際應(yīng)用效果明顯。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)共模電壓抑制方法，發(fā)電機(jī)的定子繞組經(jīng)變壓器連接到電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組通過機(jī)側(cè)變流器MSC將頻率變化的交流電能變換為直流電能，直流電壓為U_DC，再經(jīng)過網(wǎng)側(cè)變流器GSC直流電能變換為固定頻率的交流電能,經(jīng)變壓器連接到電網(wǎng)；通過控制功率變換器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流,實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的條件下,電機(jī)輸出頻率恒定的電能；機(jī)側(cè)變流器MSC和網(wǎng)側(cè)變流器GSC控制中兩個(gè)PWM模塊，根據(jù)電壓給定，選擇電壓空間矢量，生成變流器的功率開關(guān)信號，機(jī)側(cè)變流器PWM模塊將下一個(gè)周期要輸出的電壓矢量信息傳遞到網(wǎng)側(cè)變流器的PWM模塊，網(wǎng)側(cè)變流器PWM模塊也將下一個(gè)周期要輸出的電壓矢量信息傳遞到機(jī)側(cè)變流器的PWM模塊，當(dāng)任意一個(gè)變流器需要輸出零電壓矢量時(shí)，依據(jù)下表以最小共模電壓U_NG為原則選擇零電壓矢量V0或V7輸出，降低系統(tǒng)共模電壓，

。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)共模電壓抑制方法，使得高頻共模電壓的幅值大大降低；經(jīng)過寄生電容流通的軸電流大大降低；軸承的電腐蝕現(xiàn)象大大減少；電機(jī)繞組的絕緣壽命延長，避免過早的失效；系統(tǒng)電磁輻射降低，電磁兼容性能改善；不改變硬件結(jié)構(gòu)，軟件修改易于實(shí)現(xiàn)成本低；變流器電壓輸出特性不會(huì)改變。簡單易行、行之有效，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，對提高風(fēng)電機(jī)組的可靠性，降低維護(hù)成本，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和前景。

附圖說明

圖1為風(fēng)力雙饋異步發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為風(fēng)力雙饋異步發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)示意圖；

圖3為電壓空間矢量圖；

圖4為變流器輸出電壓和共模電壓示意圖；

圖5a為本發(fā)明方案實(shí)施前共模電壓波形圖；

圖5b為本發(fā)明方案實(shí)施后共模電壓波形圖；

圖6a為本發(fā)明方案實(shí)施前共模電壓頻譜圖；

圖6b為本發(fā)明方案實(shí)施后共模電壓頻譜圖；

圖7為本發(fā)明風(fēng)力雙饋異步發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式