專利名稱：不平衡電壓下采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)風(fēng)電系統(tǒng)抑制總輸出無功功率波動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)，特別是涉及不平衡電壓下采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)抑制總輸出無功功率波動(dòng)的控制方法，屬于電力控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly fed induction generator, DFIG)定子直接與電網(wǎng)相連，若不采取合適的控制措施，則很小的定子電壓不平衡就將使得定子和轉(zhuǎn)子電流出現(xiàn)較大不平衡，造成發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和并網(wǎng)功率產(chǎn)生大幅度波動(dòng)，而電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組長期處于不對稱運(yùn)行狀態(tài)亦將帶來不均衡發(fā)熱和繞組絕緣等問題。而電網(wǎng)電壓不平衡下造成DFIG 定、轉(zhuǎn)子電流不對稱、輸出功率和電磁轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的根本原因在于電機(jī)定子負(fù)序電壓的存在， 如果能夠消除DFIG定子的負(fù)序電壓分量，則有望從根本上解決電網(wǎng)電壓不平衡對DFIG運(yùn)行的影響，實(shí)現(xiàn)不平衡電壓下DFIG的穩(wěn)定運(yùn)行。另一方面，隨著以雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為主的風(fēng)電并網(wǎng)容量的增加，新的電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則對大容量風(fēng)電系統(tǒng)也明確提出了并網(wǎng)無功功率運(yùn)行要求，即在某些電網(wǎng)故障運(yùn)行場合要求大容量風(fēng)電系統(tǒng)向電網(wǎng)提供穩(wěn)定的無功功率支持以滿足電網(wǎng)電壓要求。目前，針對電網(wǎng)電壓不平衡下DFIG系統(tǒng)的運(yùn)行行為與控制策略已有一些解決方法，如已公開的下列文獻(xiàn)(1)胡家兵，賀益康，王宏勝，等，不平衡電網(wǎng)電壓下雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的協(xié)同控制。中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30 (9) :97-104.(2)廖勇，李輝，姚駿，等，采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓過渡控制策略。中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，四07) :90-98。(3)李輝，廖勇，姚駿，等，不平衡電網(wǎng)電壓下基于串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的DFIG控制策略。電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34 (3) =96-100,106ο文獻(xiàn)(1)通過協(xié)調(diào)控制轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(rotor-side converter, RSC)和并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器(parallel grid-side converter, PGSC)來實(shí)現(xiàn)不平衡電壓下或整個(gè)系統(tǒng)輸出有功功率無波動(dòng)或輸出無功功率無波動(dòng)或輸出電流平衡，為改善不平衡條件下DFIG系統(tǒng)運(yùn)行性能提供了有益的處理措施。然而上述方案由于受DFIG系統(tǒng)控制變量的限制，其無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電流平衡、輸出功率和電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o波動(dòng)等運(yùn)行目標(biāo)，使得不平衡電壓下 DFIG的增強(qiáng)運(yùn)行能力受到限制。文獻(xiàn)( 深入研究了該系統(tǒng)的低電壓穿越運(yùn)行控制方法，實(shí)現(xiàn)基于串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器(series grid-side converter, SGSC)的DFIG系統(tǒng)零電壓故障穿越運(yùn)行。而該系統(tǒng)中可通過控制SGSC向發(fā)電機(jī)定子回路中注入串聯(lián)電壓的特性也為解決不平衡電壓下DFIG系統(tǒng)的運(yùn)行控制問題奠定了良好基礎(chǔ)。文獻(xiàn)(3)提出的控制不改變不平衡電壓下RSC的控制策略，在實(shí)現(xiàn)DFIG定、轉(zhuǎn)子三相電流對稱、電機(jī)功率和電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o二倍頻波動(dòng)的基礎(chǔ)上，成功實(shí)現(xiàn)了 DFIG系統(tǒng)直流母線電壓及系統(tǒng)總輸出有功功率無二倍頻波動(dòng)，為電網(wǎng)電壓不平衡下該系統(tǒng)的運(yùn)行控制提供了新的解決方案。但該文獻(xiàn)主要是針對采用SGSC的DFIG系統(tǒng)抑制總輸出有功功率二倍頻波動(dòng)的控制方案，而尚未對電網(wǎng)電壓不平衡下該系統(tǒng)總輸出無功控制提出可行方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提出一種電網(wǎng)電壓不平衡下采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)風(fēng)電系統(tǒng)抑制總輸出無功功率波動(dòng)的方法，使系統(tǒng)總輸出無功功率波動(dòng)程度大大減小。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的不平衡電壓下采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)風(fēng)電系統(tǒng)抑制總輸出無功功率波動(dòng)的方法，本方法涉及對串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的控制、并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的控制以及電機(jī)側(cè)變換器的控制，其特征在于，所述串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的控制步驟為Al)采集電網(wǎng)三相電壓信號(hào)Uga，ugb, Ugc ；A2)采集雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)定子三相電壓信號(hào)Usa，usb, Usc ；A3)將采集的電網(wǎng)三相電壓信號(hào)Uga，ugb, Ugc經(jīng)靜止三相abc坐標(biāo)系到靜止兩相 α β坐標(biāo)軸系恒功率變換得到α β軸系下的電壓ea，ee ；其中，靜止三相abc坐標(biāo)系到靜止兩相α β坐標(biāo)軸系恒功率變換公式為

權(quán)利要求
1.不平衡電壓下采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)風(fēng)電系統(tǒng)抑制總輸出無功功率波動(dòng)的方法，本方法涉及對串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的控制、并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的控制以及電機(jī)側(cè)變換器的控制，其特征在于，所述串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的控制步驟為 Al)采集電網(wǎng)三相電壓信號(hào)Uga，ugb, Ugc ； A2)采集雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)定子三相電壓信號(hào)Usa，Usb，Usc ；A3)將采集的電網(wǎng)三相電壓信號(hào)Uga，ugb，ug。經(jīng)靜止三相abc坐標(biāo)系到靜止兩相α β坐標(biāo)軸系恒功率變換得到α β軸系下的電壓et α β坐標(biāo)軸系恒功率變換公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不平衡電壓下采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)風(fēng)電系統(tǒng)抑制總輸出無功功率波動(dòng)的方法，其特征在于所述并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的控制步驟為 Bi)采集雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)定子三相電流信號(hào)isa，isb，isc ； B2)采集并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的三相電流信號(hào)、* * B3)采集直流鏈電壓信號(hào)Ud。；B4)將采集得到的并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器三相電流信號(hào)iga，igb，i8 靜止兩相α β坐標(biāo)軸系恒功率變換得到α β軸系下的電流ig 坐標(biāo)系到靜止兩相α β坐標(biāo)軸系恒功率變換公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不平衡電壓下采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)風(fēng)電系統(tǒng)抑制總輸出無功功率波動(dòng)的方法，本方法涉及對串并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器以及電機(jī)側(cè)變換器的控制，通過特定的方法產(chǎn)生串并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制串并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器，在電網(wǎng)電壓不平衡下采用串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)不改變轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的控制策略，在實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)輸出功率無二倍頻波動(dòng)、電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o二倍頻波動(dòng)以及定、轉(zhuǎn)子三相電流平衡的情況下，通過對串聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器和并聯(lián)網(wǎng)側(cè)變換器的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)總輸出無功功率無二倍頻波動(dòng)，提高在電網(wǎng)電壓不平衡電壓下DFIG風(fēng)電系統(tǒng)對電網(wǎng)提供無功功率質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102427236SQ201110427548
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者夏先鋒, 姚駿, 廖勇, 李清 申請人:重慶大學(xué)