CN102427246B - 一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法 - Google Patents

一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102427246B
CN102427246B CN2011103253408A CN201110325340A CN102427246B CN 102427246 B CN102427246 B CN 102427246B CN 2011103253408 A CN2011103253408 A CN 2011103253408A CN 201110325340 A CN201110325340 A CN 201110325340A CN 102427246 B CN102427246 B CN 102427246B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
side converter
rotor
net side
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2011103253408A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102427246A (zh
Inventor
杨西全
廖亮
吴波
陈京
刘尚勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Clou Energy Electric Co Ltd
Original Assignee
Sichuan Clou Energy Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Clou Energy Electric Co Ltd filed Critical Sichuan Clou Energy Electric Co Ltd
Priority to CN2011103253408A priority Critical patent/CN102427246B/zh
Publication of CN102427246A publication Critical patent/CN102427246A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102427246B publication Critical patent/CN102427246B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，涉及风力发电技术，旨在提供一种不需要网侧变流器控制系统与机侧变流器控制系统通信，直接计算网侧有功功率和直流母线上直流电容的功率，二者相减得到转子补偿功率的方法。本发明技术要点在于：包括步骤1：网侧变流器控制系统计算直流母线上直流电容的功率；步骤2：网侧变流器控制系统获取网侧有功功率值；步骤3：网侧变流器控制系统计算转子补偿功率值=直流电容的功率-网侧有功功率值；步骤4：网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中。

Description

一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术，尤其是一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法。
背景技术
双馈异步风力发电变流器的主体结构一般是由网侧变流器，直流电容，机侧变流器结成。双馈异步风力发电变流器控制系统包括网侧变流器控制系统，机侧变流器控制系统，如图1。其中，网侧变流器控制系统一般控制直流电容电压，稳定直流电容电压到某一个值，机侧变流器控制系统一般控制双馈异步发电机的功率。双馈异步发电机功率输出分别两部分，定子和转子，当双馈异步发电机的转速高于同步转速时，定子和转子都向外输出功率，由于有功率功率会从机侧变流器通过直流电容传递到网侧变流器，因此定子和网侧变流器都会输出功率，当双馈异步发电机的转速低于同步转速时，定子向外输出功率，而网侧变流器就会吸收功率，这时需要将网侧变流器吸收的功率，即转子补偿功率，补偿到网侧变流器中。
目前，行业中采用的做法是，网侧变流器控制系统需要和机侧变流器控制系统通信，从机侧变流器控制系统中得到转子的电流电压，进而求出转子功率，如图2，网侧变流器控制系统将计算出来的转子功率输送到功率到电流转换模块；转子功率再由功率到电流转换模块输出到电流内环控制器，电流内环控制器向调制器输出电压信号；最后调制器向网侧变流器输出脉冲信号，转子功率补偿到网侧变流器中。现有技术的不足是，由于计算转子功率需要网侧变流器控制系统与机侧变流器控制系统通信，增加了控制系统设计的难度。另外，实际应用系统中，转子功率计算需要转子电压和转子电流，获取转子电压需要增加额外的采样电路，在电网发生低电压故障时，采样电路在电机转子侧会产生大电流，需要关闭转子控制系统。然而，关闭转子控制系统会影响转子功率补偿，造成网侧变流器控制系统响应不及时引起直流电容电压过压，从而对整个变流器系统造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种不需要网侧变流器控制系统与机侧变流器控制系统通信，直接计算网侧有功功率和直流母线上直流电容的功率，它们相减就得到了转子补偿功率的方法，降低了控制系统设计的难度。
本发明采用的技术方案是这样的：包括：
步骤101：网侧变流器控制系统计算直流母线上直流电容的功率；
步骤102：网侧变流器控制系统获取网侧有功功率值；
步骤103：网侧变流器控制系统计算：转子补偿功率值=直流电容的功率-网侧有功功率值；
步骤104：网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
优选地，所述直流母线上直流电容功率的离散化公式为
Figure GDA00003389438900021
其中n为自然数，C为直流电容的容量，U(n)为直流电容上的电压，ΔT为时间间隔。
优选地，网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中的方法是：
首先将转子补偿功率输送到功率到电流转换模块；
转子补偿功率再由功率到电流转换模块输出到电流内环控制器，电流内环控制器向调制器输出电压信号；
最后调制器向网侧变流器输出脉冲信号，转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中转子补偿功率计算简便，并且不需要机侧变流器控制系统中转子的电压电流，摆脱网侧变流器控制系统和机侧变流器控制系统的通信问题，并且该技术是直接在网侧控制中加入的转子补偿功率，因此转子功率波动时，会直接传导至网侧变流器控制系统，不会对直流电容电压造成冲击振荡，对于系统响应时间更快，保证直流电容电压的稳定，可以减少直流电容电压的波动，增强了控制系统的稳定性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是双馈异步风力发电机结构图。
图2是现有技术中双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法。
图3是本发明中双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明中的一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，包括：
步骤1：网侧变流器控制系统计算直流母线上直流电容的功率；
步骤2：网侧变流器控制系统获取网侧有功功率值；
步骤3：网侧变流器控制系统计算转子补偿功率值=直流电容的功率-网侧有功功率值；
步骤4：网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
其中直流母线上直流电容功率的计算步骤是：由电容公式
Figure GDA00003389438900041
I是流过直流电容的电流，C是直流电容的容量，
Figure GDA00003389438900042
是直流电容上的电压对时间的微分，直流电容上的功率就是
Figure GDA00003389438900043
将直流电容功率公式对时间积分得到直流电容上的电能W(t)=CU2(t)/2。再次将公式W(t)=CU2(t)/2对时间求导，同时离散化等到可得直流母线上直流电容功率的离散化公式为其中n为自然数，C为直流电容的容量，U(n)为直流电容上的电压，ΔT为时间间隔，这样处理的原因是避免公式出现微分、积分等运算，降低计算机的运算复杂度。
其中，网侧有功功率由网侧变流器控制系统计算得到，具体方法是采样电网电压和流过网侧IGBT的电流，经坐标变换后分成了电网电压有功分量，电网电压无功分量，网侧电流有功分量，网侧电电流无功分量，然后计算公式：网侧有功功率=电网电压有功分量×网侧电流有功分量+电网电压无功分量×网侧电电流无功分量。
如图3，网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中的方法是：首先将转子补偿功率输送到功率到电流转换模块；转子补偿功率再由功率到电流转换模块输出到电流内环控制器，电流内环控制器向调制器输出电压信号；最后调制器向网侧变流器输出脉冲信号，转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，其特征在于，包括：
步骤101：网侧变流器控制系统计算直流母线上直流电容的功率；
步骤102：网侧变流器控制系统获取网侧有功功率值；
步骤103：网侧变流器控制系统计算：转子补偿功率值=直流电容的功率-网侧有功功率值；
步骤104：网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
2.根据权利要求1所述的一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，其特征在于，所述直流母线上直流电容功率的离散化公式为
Figure FDA00003389438800011
其中n为自然数，C为直流电容的容量，U(n)为直流电容上的电压，ΔT为时间间隔。
3.根据权利要求1或2所述的一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，其特征在于，网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中的方法是：
首先将转子补偿功率输送到功率到电流转换模块；
转子补偿功率再由功率到电流转换模块输出到电流内环控制器，电流内环控制器向调制器输出电压信号；
最后调制器向网侧变流器输出脉冲信号，转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
CN2011103253408A 2011-10-24 2011-10-24 一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法 Active CN102427246B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103253408A CN102427246B (zh) 2011-10-24 2011-10-24 一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103253408A CN102427246B (zh) 2011-10-24 2011-10-24 一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102427246A CN102427246A (zh) 2012-04-25
CN102427246B true CN102427246B (zh) 2013-11-13

Family

ID=45961196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103253408A Active CN102427246B (zh) 2011-10-24 2011-10-24 一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102427246B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1901360A (zh) * 2006-07-14 2007-01-24 华中科技大学 基于超导磁储能的变速恒频双馈风力发电机励磁变频器
CN101710710A (zh) * 2009-12-03 2010-05-19 天津理工大学 一种风电场功率输出平衡系统及其工作方法
CN102214931A (zh) * 2011-05-24 2011-10-12 浙江大学 双馈感应风力发电机系统低电压穿越的装置及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW588231B (en) * 2002-11-08 2004-05-21 Uis Abler Electronics Co Ltd Mixing-type imaginary power compensation apparatus
CN102187543B (zh) * 2008-10-20 2013-10-23 西门子公司 用于对试验变压器进行无功功率补偿的装置和方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1901360A (zh) * 2006-07-14 2007-01-24 华中科技大学 基于超导磁储能的变速恒频双馈风力发电机励磁变频器
CN101710710A (zh) * 2009-12-03 2010-05-19 天津理工大学 一种风电场功率输出平衡系统及其工作方法
CN102214931A (zh) * 2011-05-24 2011-10-12 浙江大学 双馈感应风力发电机系统低电压穿越的装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
并网型双馈发电机速度控制模式研究;邹旭东 等;《电气传动》;20070731;第37卷(第7期);3-6 *
邹旭东 等.并网型双馈发电机速度控制模式研究.《电气传动》.2007,第37卷(第7期),3-6.

Also Published As

Publication number Publication date
CN102427246A (zh) 2012-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jin et al. Combined low voltage ride through and power smoothing control for DFIG/PMSG hybrid wind energy conversion system employing a SMES-based AC-DC unified power quality conditioner
CN106130038B (zh) 一种新能源基地经串补送出的电网侧次同步振荡抑制装置
CN104113077B (zh) 一种双馈异步风力发电机高电压穿越的协调控制方法
CN107579540B (zh) 一种基于hvac并网的海上风电场综合故障穿越方法
CN112421670B (zh) 一种适用于远海风电送出的中频柔性直流输电系统及其控制方法
Chen et al. Modeling and simulation of directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generator
CN109995052B (zh) 次同步抑制方法、装置及变流器的控制器
Zhang et al. Control of DFIG-based wind farms for power network frequency support
CN105720573A (zh) 基于实测数据的风光储电站有功及无功控制系统建模方法
CN111509714B (zh) 基于阻抗建模的海上风电机群并网谐振稳定性判别方法
CN105243230A (zh) 一种计及卸荷电路的直驱风电场的等值建模方法
CN103972921B (zh) 一种基于功率平衡的永磁同步风电场低电压穿越协调控制方法
Ouyang et al. An improved control method of fault ride-through for DPMWT-based wind farm considering coupling effect of HVDC transmission system
CN205141702U (zh) 一种双馈风力发电机低电压穿越系统
CN104362643B (zh) 风电场无功补偿配置容量计算方法
CN104052060A (zh) 一种并网风力发动机组抑制谐振方法
CN102427246B (zh) 一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法
Lei et al. Grid power quality improvement with STATCOM/HESS for wind turbine with squirrel-cage induction generator
Yao et al. Coordinated frequency support and wind turbine preset restoration scheme of VSC-mtdc integrated offshore wind farms
Yen et al. Study on VSC-HVDC grid topology of offshore wind farms
Mitra et al. Stability enhancement of wind farm connected power system using superconducting magnetic energy storage unit
CN106877360A (zh) 一种平抑风力发电输出功率波动控制方法
Ouyang et al. Impact of large-scale wind power integration on power system transient stability
CN104795844A (zh) 一种适用于风电并网的wfmmc控制器设计方法
Qu et al. VSG-based PMSG multi-machine parallel with DC droop control strategy

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant