[發(fā)明專利]電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)無(wú)功控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110622879.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113364060B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林偉偉;葉榮;林毅;黃海;方朝雄;唐雨晨;馮雙;湯奕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司;東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/50
• 分類號(hào): H02J3/50;H02J3/48;H02J3/16;H02J3/24;H02J3/26;H02P9/00;H02P21/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學(xué)俊

本發(fā)明提出一種電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)無(wú)功控制方法，其根據(jù)風(fēng)速計(jì)算風(fēng)力機(jī)的最大輸出功率Pmmax；計(jì)算電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)的正負(fù)序dq軸分量，根據(jù)電壓及無(wú)功控制的需求確定直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功功率，并計(jì)算網(wǎng)側(cè)變流器的無(wú)功電流參考值；根據(jù)風(fēng)力機(jī)的最大輸出功率和網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流參考值計(jì)算網(wǎng)側(cè)變流器有功電流參考值；根據(jù)網(wǎng)側(cè)變流器的電流參考值計(jì)算機(jī)側(cè)變流器的有功功率參考值，根據(jù)所得的有功功率參考值控制風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其工作在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩?轉(zhuǎn)速特性曲線的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。此種直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)控制方法可以在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)，充分利用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功調(diào)節(jié)能力，同時(shí)消除直流側(cè)電容電壓的二倍頻波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平衡正弦的并網(wǎng)電流，提高系統(tǒng)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率變換器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)無(wú)功控制方法。

背景技術(shù)

直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、全功率電力電子變換器、直流電容等結(jié)構(gòu)組成。風(fēng)力機(jī)直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)在低速下運(yùn)行，省去了傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的變速齒輪箱，提高了可靠性。發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)直接通過(guò)全功率電力電子變換器連接，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)側(cè)有功、無(wú)功的獨(dú)立控制，提高了故障下的低電壓穿越能力。永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其高可靠性和高效率在海上風(fēng)電中越來(lái)越受到關(guān)注。

當(dāng)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)，網(wǎng)側(cè)無(wú)中性線連接的三相PWM變流器中存在正序和負(fù)序分量，若網(wǎng)側(cè)變換器采取正常運(yùn)行時(shí)的控制方法會(huì)產(chǎn)生交流電流畸變，進(jìn)一步惡化電網(wǎng)電壓的不平衡度，增大諧波含量。在三相電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)，目前網(wǎng)側(cè)變換器廣泛采用的控制方法為平衡正序控制，機(jī)側(cè)變流器則由于直流電容的解耦作用保持原控制方法不變。該控制方法可以使得三相并網(wǎng)電流正弦平衡，但由于電網(wǎng)電壓中存在負(fù)序分量，系統(tǒng)中將產(chǎn)生二次諧波功率脈動(dòng)。此時(shí)若利用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)來(lái)參與風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功調(diào)節(jié)，無(wú)功電流會(huì)進(jìn)一步加大二次功率脈動(dòng)。根據(jù)功率守恒，直流側(cè)也會(huì)有二次脈動(dòng)功率進(jìn)而產(chǎn)生2倍頻的電壓波動(dòng)。在兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)中，這種功率脈動(dòng)是不容忽視的，若僅僅依靠直流電容來(lái)吸收二倍頻功率波動(dòng)，則需要采用更大容量的電容，增加成本的同時(shí)會(huì)降低電容器的壽命，危及系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提出了一種電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)無(wú)功控制方法，其可以在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)充分利用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功調(diào)節(jié)能力，同時(shí)消除直流側(cè)電容電壓的二倍頻波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平衡正弦的并網(wǎng)電流，提高系統(tǒng)的性能。

其根據(jù)風(fēng)速計(jì)算風(fēng)力機(jī)的最大輸出功率Pmmax；計(jì)算電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)的正負(fù)序dq軸分量，根據(jù)電壓及無(wú)功控制的需求確定直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功功率，并計(jì)算網(wǎng)側(cè)變流器的無(wú)功電流參考值；根據(jù)風(fēng)力機(jī)的最大輸出功率和網(wǎng)側(cè)無(wú)功電流參考值計(jì)算網(wǎng)側(cè)變流器有功電流參考值；根據(jù)網(wǎng)側(cè)變流器的電流參考值計(jì)算機(jī)側(cè)變流器的有功功率參考值，根據(jù)所得的有功功率參考值控制風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其工作在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。此種直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)控制方法可以在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)，充分利用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功調(diào)節(jié)能力，同時(shí)消除直流側(cè)電容電壓的二倍頻波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平衡正弦的并網(wǎng)電流，提高系統(tǒng)的性能。

其具體采用以下技術(shù)方案：

一種電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)無(wú)功控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：根據(jù)風(fēng)速計(jì)算風(fēng)力機(jī)的最大輸出功率Pmmax；

步驟S2：計(jì)算電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)電壓的正負(fù)序dq軸分量，根據(jù)電壓及無(wú)功控制的需求確定直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的無(wú)功功率，并計(jì)算網(wǎng)側(cè)變流器的無(wú)功電流參考值；

步驟S3：根據(jù)風(fēng)力機(jī)的最大輸出功率和網(wǎng)側(cè)電流計(jì)算網(wǎng)側(cè)變流器有功電流參考值；

步驟S4：根據(jù)網(wǎng)側(cè)變流器的電流參考值計(jì)算機(jī)側(cè)變流器的有功功率參考值，根據(jù)所得的有功功率參考值控制風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其工作在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。

進(jìn)一步地，步驟S1具體包括以下步驟：