CN103219735B - 双馈感应风电系统抑制总有功功率波动的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种双馈感应风电系统抑制总有功功率波动的方法及系统,该方法利用串联网侧变换器向定子回路注入串联电压矢量使得定子电压保持对称,从而使得该风电系统定、转子三相电流对称、电机功率和电磁转矩无二倍频波动,且利用并联网侧变换器输出合适的电流,使得并联网侧输出有功功率的波动分量来抵消流经串联网侧有功功率的波动分量,进而实现整个系统总输出有功功率无波动,进一步增强了该风电系统在不对称电网条件下的不间断运行能力。
Description
技术领域
本申请涉及风力发电技术领域,尤其涉及一种双馈感应风电系统抑制总有功功率波动的方法及系统。
背景技术
在双馈感应风电系统中,双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)的定子与电网是直接连接的,故当电网电压不平衡时,定子电压也会不平衡,进而导致定子、转子电流不平衡,最终导致发电机输出功率及电磁转矩的波动,降低发电机的使用寿命、影响并网发电质量。因此,亟需一种双馈感应风电系统的控制方法及系统,以解决电网电压不平衡导致的定子电压不平衡问题。
发明内容
有鉴于此,本申请目的在于提供一种双馈感应风电系统抑制总有功功率波动的方法及系统,以解决电网电压不平衡下系统的输出有功功率波动的问题。
为实现上述目的,本申请提供如下技术方案:
一种双馈感应风电系统的抑制总有功功率波动的控制方法,应用于双馈感应风电系统,所述双馈感应风电系统包括双馈感应发电机,所述双馈感应发电机的定子侧设置有串联网侧变换器;
所述方法包括:分别获取电网电压的三相电压信号uga、ugb和ugc,以及所述双馈感应发电机定子电压的三相电压信号usa、usb和usc;
对所述uga,ugb和ugc依次进行坐标变换、滤波,得到所述电网电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
对所述usa,usb和usc依次进行坐标变换、滤波,得到所述定子电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量以及所述定子电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的q轴分量对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的q轴分量
获取所述发电机的直流侧电压Udc;
根据所述和Udc生成串联网侧变换器控制信号,并利用所述串联网侧变换器控制信号控制所述串联网侧变换器将所述和输出至所述定子回路。
优选地,所述对所述和进行第一PI调节,得到所述的PI调节公式为:
所述对所述和进行第一PI调节,得到所述的PI调节控制公式为:
所述对所述进行第二PI调节,得到所述的PI调节公式为:
所述对所述进行第二PI调节,得到所述的PI调节公式为: 其中,
Kp1为所述第一PI调节器的比例系数,Ki1为所述第一PI调节器的积分系数,Kp2为所述第二PI调节器的比例系数,Ki2为所述第二PI调节器的积分系数,Kp1<0,Kp2<0。
优选地,所述双馈感应发电机的定子侧还设置有并联网侧变换器;所述方法还包括:
对所述eα和eβ进行第三坐标变换,并对所述eα和eβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述电网电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
分别获取所述并联网侧变换器的三相电流信号iga、igb和igc,以及所述双馈感应发电机定子的三相电流信号isa、isb和isc;
对所述iga、igb和igc依次进行坐标变换、滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量以及所述并联网侧变换器的三相电流信号负序分量在反向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述isa、isb和isc依次进行坐标变换、滤波,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述Udc和直流侧电压给定值进行直流侧电压PI调节,得到直流侧电压平均有功功率给定值所述的调节公式为:
将所述电网电压正序分量定向于正向同步旋转坐标系的d轴,利用给定电流计算公式计算所述并联网侧变换器的正序给定电流在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量和所述并联网侧变换器的负序给定电流在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量所述给定电流计算公式为:
利用公式 通过第三PI调节得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量其中,Kp3为所述第三PI调节器的比例系数,Ki3为所述第三PI调节器的积分系数,ω为同步电角速度,Lg为所述并联网侧变换器的进线电抗器电感;
利用公式 通过第四PI调节得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量其中,Kp4为所述第四PI调节器的比例系数,Ki4为所述第四PI调节器的积分系数;
对所述和进行坐标变换,得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα+和β轴分量uβ+;对所述和进行坐标变换,得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα-和β轴分量uβ-;
根据所述uα+、uβ+、uα-、uβ-和Udc生成并联网侧变换器控制信号;
根据所述并联网侧变换器控制信号控制所述并联网侧变换器向所述定子回路输出所述正序给定电流和负序给定电流。
一种双馈感应风电系统的控制装置,应用于双馈感应风电系统,所述双馈感应风电系统包括双馈感应发电机;
所述装置包括电网电压传感器、定子电压传感器、直流侧电压传感器、第一微处理器和串联网侧变换器;
所述电网电压传感器用于获取电网电压的三相电压信号uga、ugb和ugc;
所述电子电压传感器用于获取所述双馈感应发电机定子电压的三相电压信号usa、usb和usc;
所述直流侧电压传感器用于获取所述发电机的直流侧电压Udc;
所述第一微处理器分别与所述电网电压传感器、定子电压传感器、直流侧电压传感器和串联网侧变换器连接,用于对所述uga、ugb、ugc、usa、usb、usc和Udc进行数据处理,生成串联网侧变换器控制信号;
所述串联网侧变换器设置于所述双馈感应发电机的定子侧,用于根据所述第一微处理器生成的所述串联网侧变换器控制信号向所述定子回路输出正负序控制电压。
优选地,所述对所述和进行第一PI调节,得到所述的调节公式为: 所述对所述和进行第一PI调节,得到所述的调节公式为:
所述对所述进行第二PI调节,得到所述的调节公式为: 所述对所述进行第二PI调节,得到所述的计算公式为: 其中,
Kp1为所述第一PI调节的比例系数,Ki1为所述第一PI调节的积分系数,Kp2为所述第二PI调节的比例系数,Ki2为所述第二PI调节的积分系数,Kp1<0,Kp2<0。
优选地,所述第一微处理器对所述uga,ugb和ugc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和的具体方法为:
对所述uga,ugb和ugc进行第一坐标变换,得到所述电网电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量eα和β轴分量eβ;对所述eα和eβ进行第二坐标变换,并对所述eα和eβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述和
所述第一微处理器对所述usa,usb,usc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和的具体方法为:
对所述usa,usb,usc进行第一坐标变换,得到所述定子电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量esα和β轴分量esβ;对所述esα和esβ进行第二坐标变换,并对所述esα和esβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述和对所述esα和esβ进行第三坐标变换,并对所述esα和esβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述和
其中,所述第一坐标变换具体为将被变换参数由静止三相abc坐标系变换到静止两相αβ坐标轴系;所述第二坐标变换具体为将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到正向同步角速度旋转坐标系;所述第三坐标变换具体为将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系。
优选地,所述控制装置还包括:网侧电流传感器、定子电流传感器、第二微处理器和并联网侧变换器;
所述网侧电流传感器用于获取所述并联网侧变换器的三相电流信号iga、igb和igc;所述定子电流传感器用于获取所述双馈感应发电机定子的三相电流信号isa、isb和isc;所述第二微处理器分别与所述网侧电流传感器、定子电流传感器、第一微处理器和并联网侧变换器连接,用于对所述eα、eβ、iga、igb、igc、isa、isb、isc和Udc进行数据处理,生成并联网侧变换器控制信号;所述并联网侧变换器设置于所述双馈感应发电机的定子侧,用于在所述并联网侧变换器控制信号的控制下,向所述定子回路输出所述正序给定电流和负序给定电流。
从上述的技术方案可以看出,本申请通过测量电网电压和定子电压,并对其进行相应的数据处理,得到与电网电压的负序分量ug-相应的负序控制电压,通过对串联网侧变换器进行控制,将该负序控制电压输出至定子回路;当电网电压不平衡时,该负序控制电压可以抵消定子电压中继承的ug-,使得定子电压不再受ug-的影响,从而解决了了电网电压不平衡导致的定子电压不平衡问题,进而保证了定子、转子电流的平衡,以及发电机输出功率及电磁转矩的稳定,延长了发电机的使用寿命、提高了并网发电质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的双馈感应风电系统的控制方法流程图;
图2(a)为本申请实施例二提供的双馈感应风电系统的串联网侧变换器控制方法流程图;
图2(b)为本申请实施例二提供的双馈感应风电系统的并联网侧变换器控制方法流程图;
图3为本申请实施例三提供的双馈感应风电系统的控制装置结构图;
图4为本申请实施例三提供的双馈感应风电系统的控制装置中第一微处理器的结构图;
图5为本申请实施例四提供的双馈感应风电系统的控制装置结构图;
图6为本申请实施例四提供的双馈感应风电系统的控制装置中第一微处理器的结构图;
图7为不平衡电网电压下采用传统控制方法的系统仿真波形图;
图8为不平衡电网电压下采用本申请控制方法的系统仿真波形图。
具体实施方式
为了引用和清楚起见,下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下:
DFIG:Doubly Fed Induction Generator,双馈感应发电机;
PGSC:Parallel Grid-Side Converter,并联网侧变换器;
SGSC:Series Grid-Side Converter,串联网侧变换器;
RSC:Rotor-Side Converter,转子侧变换器;
PWM:Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制
SVPWM:Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制。
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种双馈感应风电系统抑制总有功功率波动的方法及系统,以解决电网电压不平衡下系统的输出有功功率波动的问题。
本申请实施例一提供了一种双馈感应风电系统的控制方法,应用于双馈感应风电系统,该双馈感应风电系统包括双馈感应发电机,该双馈感应发电机的定子侧设置有串联网侧变换器。参见图1,该方法包括如下步骤:
S101:分别获取电网电压的三相电压信号uga、ugb和ugc,以及双馈感应发电机定子电压的三相电压信号usa、usb和usc,并分别执行步骤S102和S104;
S102:对所述uga,ugb和ugc依次进行坐标变换、滤波,得到所述电网电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量同时,对所述usa,usb和usc依次进行坐标变换、滤波,得到所述定子电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量以及所述定子电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
S103:对所述和进行PI调节,得到串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量以及串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量并执行步骤S105;
具体的,对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的q轴分量对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的q轴分量
S104:获取所述发电机的直流侧电压Udc,并执行步骤S105;
S105:根据所述和Udc生成串联网侧变换器控制信号,并利用该串联网侧变换器控制信号控制所述串联网侧变换器将所述和输出至所述定子回路。
生成上述串联网侧变换器控制信号的具体方法为:对所述和进行坐标变换,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量useriesα+和β轴分量useriesβ+;对所述和进行坐标变换,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量useriesα-和β轴分量useriesβ-;对所述useriesα+、useriesβ+、useriesα-、useriesβ-和Udc进行空间矢量调制,得到PWM开关信号,即上述串联网侧变换器控制信号。
需要说明的是,上述将正序控制电压和负序控制电压由正/反向同步旋转坐标系变换至静止两相αβ坐标轴系,以便于采用空间矢量调制方法产生相应的控制信号控制正/负序控制电压的输出,仅仅是本申请的一种具体实施方式;在不脱离本身奇怪的精神或范围的情况下,在其他坐标系下产生控制正/负序控制电压的输出的其他控制信号,对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,也在本申请的保护范围内。
申请人研究发现,电网电压不平衡时,电网电压ug可表示为正序分量和负序分量的矢量和:ug=ug++ug-。其中,负序分量ug-是导致DFIG系统定子电压不平衡的根源。
由上述方法可知,本实施例通过测量电网电压和定子电压,并对其进行相应的数据处理,得到与电网电压的负序分量ug-相应的负序控制电压,通过对串联网侧变换器进行控制,将该负序控制电压输出至定子回路;当电网电压不平衡时,该负序控制电压可以抵消定子电压中继承的ug-,使得定子电压不再受ug-的影响,从而解决了了电网电压不平衡导致的定子电压不平衡问题,进而保证了定子、转子电流的平衡,以及发电机输出功率及电磁转矩的稳定,延长了发电机的使用寿命、提高了并网发电质量。
另外,在计算负序控制电压的同时,通过类似的方法计算得到正序控制电压,并输出至定子回路,可消除串联变压器的漏阻抗压降对定子电压的影响。
进一步的,关于坐标变换,有如下定义:第一坐标变换定义为将被变换参数由静止三相abc坐标系变换到静止两相αβ坐标轴系;第二坐标变换定义为将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到正向同步角速度旋转坐标系;第三坐标变换定义为将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系。
根据上述定义,上述实施例步骤S102的具体方法为:对所述uga,ugb和ugc进行第一坐标变换,即将uga,ugb和ugc由静止三相abc坐标系变换到静止两相αβ坐标轴系,得到电网电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量eα和β轴分量eβ;对所述eα和eβ进行第二坐标变换,即将eα和eβ由静止两相αβ坐标轴系变换到正向同步角速度旋转坐标系,并通过截止频率为2ω的陷波器(以下简称2ω陷波器,ω为同步电角速度)对所述eα和eβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述和
对所述usa,usb,usc进行第一坐标变换,得到所述定子电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量esα和β轴分量esβ;对所述esα和esβ进行第二坐标变换,并对所述的第二坐标变换结果通过2ω陷波器进行滤波,得到所述和对所述esα和esβ进行第三坐标变换,即将esα和esβ由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系,并对所述esα和esβ的第三坐标变换结果通过2ω陷波器进行滤波,得到所述和
其中,第二坐标变换和第三坐标变换所需的正序电网电压矢量角θg通过锁相环PLL得到。
在第二坐标变换后通过2ω陷波器滤波的目的在于:滤除2倍频负序电压分量,得到正序电压分量在正向同步角速度旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量;相应的,在第三坐标变换后通过2ω陷波器滤波的目的在于:滤除2倍频正序电压分量,得到负序电压分量在反向同步角速度旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量。
另外,上述实施例步骤S103中,和均通过第一PI调节得到,其调节原理可分别通过如下公式表示: 和 其中,Kp1为第一PI调节的比例系数,Ki1为第一PI调节的积分系数,Kp1<0。
和均通过第二PI调节得到,其调节原理可分别通过如下公式表示: 和 其中,Kp2为第二PI调节的比例系数,Ki2为第二PI调节的积分系数,Kp2<0。
本发明实施例二也提供了一种双馈感应风电系统的控制方法,应用于一种双馈感应风电系统,该双馈感应风电系统包括双馈感应发电机,该双馈感应发电机的定子侧设置有串联网侧变换器和并联网侧变换器。参见图2,该方法包括如下步骤:
S200:分别获取所述发电机的直流侧电压Udc,电网电压的三相电压信号uga、ugb和ugc,双馈感应发电机定子电压的三相电压信号usa、usb和usc,并联网侧变换器的三相电流信号iga、igb和igc,以及所述双馈感应发电机定子的三相电流信号isa、isb和isc,并分别执行步骤S211、S221和S222;
下述S211~S215为本实施例对串联网侧变换器的控制方法,S221~S28为本实施例对并联网侧变换器的控制方法。
S211:对所述uga,ugb和ugc依次进行坐标变换、滤波,得到所述电网电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量以及所述电网电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量同时,对所述usa,usb和usc依次进行坐标变换、滤波,得到所述定子电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量以及所述定子电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
其中,计算和的具体方法为:将uga,ugb和ugc由静止三相abc坐标系变换到静止两相αβ坐标轴系,得到电网电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量eα和β轴分量eβ;将eα和eβ由静止两相αβ坐标轴系变换到正向同步角速度旋转坐标系,并通过2ω陷波器进行滤波,得到所述和对所述eα和eβ进行第三坐标变换,即将eα和eβ由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系,并对该第三坐标变换结果通过2ω陷波器进行滤波,得到所述电网电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
计算和的具体方法为:对所述usa,usb,usc进行第一坐标变换,得到所述定子电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量esα和β轴分量esβ;对所述esα和esβ进行第二坐标变换,并对所述的第二坐标变换结果通过2ω陷波器进行滤波,得到所述和对所述esα和esβ进行第三坐标变换,即将esα和esβ由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系,并对所述esα和esβ的第三坐标变换结果通过2ω陷波器进行滤波,得到所述和
S212:对所述和进行PI调节,得到串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量以及串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
S213:对所述和进行坐标变换,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量useriesα+和β轴分量useriesβ+;对所述和进行坐标变换,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量useriesα-和β轴分量useriesβ-;
S214:根据所述useriesα+、useriesβ+、useriesα-、useriesβ-和Udc生成串联网侧变换器控制信号;
S215:根据所述串联网侧变换器控制信号控制所述串联网侧变换器向所述定子回路输出正/负序电压;
在该串联网侧变换器控制信号的控制下,串联网侧变换器对定子回路输出的负序电压,可抵消电网电压中的负序分量,保证定子电压的平衡。
S221:对所述Udc和直流侧电压给定值进行直流侧电压PI调节,得到直流侧电压平均有功功率给定值并执行步骤S223;
具体的,上述直流侧电压PI调节的调节原理可通过如下公式表示:
其中,Kpu为所述直流侧电压PI调节的比例系数,Kiu为所述直流侧电压PI调节的积分系数。
S222:对所述iga、igb和igc依次进行坐标变换、滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量以及所述并联网侧变换器的三相电流信号负序分量在反向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量同时,对所述isa、isb和isc依次进行坐标变换、滤波,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
计算和的具体方法为:首先,对所述iga、igb和igc进行第一坐标变换,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量igα和β轴分量igβ;其次,对所述igα和igβ进行第二坐标变换,并对所述igα和igβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量同时,对所述igα和igβ进行第三坐标变换,并对所述igα和igβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号负序分量在反向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
计算和的具体方法为:首先,对所述isa、isb和isc进行所述第一坐标变换,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量isα和β轴分量isβ;其次,对所述isα和isβ进行第二坐标变换,并对所述isα和isβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量S223:分别计算所述串联网侧变换器输出的有功功率的二倍频余弦波动分量Pseries_cos2和二倍频正弦波动分量Pseries_sin2;
具体的,上述Pseries_cos2和Pseries_sin2的计算公式分别为:
其中,为步骤S211计算得到的电网负序电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量;为步骤S211计算得到的电网负序电压在反向同步旋转坐标系下的q轴分量。
S224:将所述电网电压的正序分量定向于正向同步旋转坐标系的d轴,即并根据上述Pseries_cos2和Pseries_sin2计算并联网侧变换器的正序给定电流在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量和并联网侧变换器的负序给定电流在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
上述各个给定电流计算公式为:
其中,为所述电网电压的正序分量,为所述电网电压的负序分量,为并联网侧变换器平均无功功率给定值(的具体数值根据电网本身的要求、在并联网侧变换器的容量范围内适当选取),k1为第一中间参数,k2为第二中间参数,k3为第三中间参数;且,
其中,和由步骤S211计算得到。
当然,亦可将电网电压的正序分量定向于正向同步旋转坐标系的q轴,继而计算上述给定电流,具体计算方法对本领域技术人员来说是显而易见的,在此不再赘述。
S225:通过第三PI调节得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量同时,通过第四PI调节得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量
具体的,上述第三调节的调节原理可通过如下公式表示:
式中,Kp3为所述第三PI调节器的比例系数,Ki3为所述第三PI调节器的积分系数;ω为同步电角速度,与电网电压的频率成正比(即当电网电压的频率不变时,ω为常数),可由uga、ugb和ugc通过模拟锁相环PLL计算得到;Lg为所述并联网侧变换器的进线电抗器电感,对于实际双馈感应风电系统,Lg已知。
上述第四PI调节的调节原理可通过如下公式表示:
式中,Kp4为所述第四PI调节器的比例系数,Ki4为所述第四PI调节器的积分系数。
S226:对所述和进行坐标变换,得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα+和β轴分量uβ+;对所述和进行坐标变换,得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα-和β轴分量uβ-;
S227:根据上述uα+、uβ+、uα-、uβ-和Udc生成并联网侧变换器控制信号;
S228:根据上述并联网侧变换器控制信号控制所述并联网侧变换器向所述定子回路输出上述正序给定电流和负序给定电流
串联网侧变换器在消除定子电压继承的电网电压负序分量的同时,其输出的有功功率中含有二倍频波动分量。故,本实施例通过上述并联网侧变换器控制信号的控制并联网侧变换器,使其向定子回路输出上述正/负序给定电流,使并联网侧变换器输出有功功率产生波动分量,并利用该波动分量抵消上述串联网侧变换器输出的有功功率中的二倍频波动分量,从而实现整个系统总输出有功功率无波动。
由上述方法步骤可知,本申请实施例通过测量电网电压和定子电压,并对其进行相应的数据处理,得到与电网电压的负序分量ug-相应的负序控制电压,通过对串联网侧变换器进行控制,将该负序控制电压输出至定子回路,抵消定子电压中继承的ug-,使得定子电压不再受ug-的影响,从而解决了了电网电压不平衡导致的定子电压不平衡问题。同时,根据电网电压和定子电流计算得到串联网侧变换器输出的有功功率二倍频正弦波动分量和余弦波动分量,进而通过PI调节等处理得到并联网侧变换器控制信号,并通过该控制信号控制并联网侧变换器向定子回路输出正/负序给定电流,进而使并联网侧变换器输出有功功率产生波动分量,以抵消上述二倍频波动分量,从而实现整个双馈感应风电系统的总输出有功功率无波动。
与上述方法实施例相应的,本申请实施例三提供了一种双馈感应风电系统的控制装置,该装置应用于一种包括双馈感应发电机的双馈感应风电系统,参见图3,该装置包括电网电压传感器311、定子电压传感器312、直流侧电压传感器313、第一微处理器32和串联网侧变换器33。
其中,串联网侧变换器33设置于所述双馈感应发电机30的定子侧,第一微处理器32分别与电网电压传感器311、定子电压传感器312、直流侧电压传感器313和串联网侧变换器33连接。
上述装置的工作过程如下:电网电压传感器311获取电网电压的三相电压信号uga、ugb和ugc,电子电压传感器312获取所述双馈感应发电机定子电压的三相电压信号usa、usb和usc,直流侧电压传感器313获取所述发电机的直流侧电压Udc;第一微处理器32对电网电压传感器311、定子电压传感器312、直流侧电压传感器313获取的各电压值进行处理,得到与与电网电压负序分量相应的负序控制电压,并根据该负序控制电压生成串联网侧变换器控制信号;串联网侧变换器33在第一微处理器32生成的串联网侧变换器控制信号的控制下,向所述定子回路输出上述负序控制电压,达到消除定子电压中继承的电网电压负序分量的目的。
具体的,参见图4,第一微处理器32由第一坐标转换模块321、第二坐标转换模块322、第三坐标转换模块323、第四坐标转换模块324、第五坐标转换模块325、2ω陷波器326、第一PI调节模块327、第二PI调节模块328、第一空间矢量调制模块329组成。各模块的功能及其之间的连接关系如下:
第一坐标转换模块321,即静止abc三相坐标系到静止两相αβ坐标轴系恒功率变换模块,分别与电网电压传感器311和定子电压传感器312连接,用于对被变换参数进行第一坐标变换,即将被变换参数由静止三相abc坐标系变换到静止两相αβ坐标轴系。上述uga,ugb和ugc通过第一坐标转换模块321进行第一坐标变换,得到电网电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量eα和β轴分量eβ;上述usa,usb,usc通过第一坐标转换模块321进行第一坐标变换,得到定子电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量esα和β轴分量esβ。
第二坐标转换模块322,即静止两相αβ坐标轴系到正向同步角速度旋转坐标系的恒功率变换模块,分别与第一坐标转换模块321和2ω陷波器326连接,用于对被变换参数进行第二坐标变换,即将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到正向同步角速度旋转坐标系。2ω陷波器326的截止频率为2ω(ω为同步电角速度)。上述eα和eβ通过第二坐标转换模块322进行第二坐标变换,进而通过2ω陷波器326对eα和eβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到电网电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量另一方面,上述esα和esβ通过第二坐标转换模块322进行第二坐标变换,进而通过2ω陷波器326对所述esα和esβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到定子电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
第三坐标转换模块323,即静止两相αβ坐标轴系到反向同步角速度旋转坐标系的恒功率变换模块,分别与第一坐标转换模块321和2ω陷波器326连接,用于对被变换参数进行第三坐标变换,即将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系。上述esα和esβ通过第三坐标转换模块323进行第三坐标变换,进而通过2ω陷波器326对esα和esβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到定子电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
第一PI调节模块327与2ω陷波器326连接。第一PI调节模块327利用公式 对和通过进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量同时,第一PI调节模块327利用公式 对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的q轴分量式中,Kp1为所述第一PI调节的比例系数,Ki1为所述第一PI调节的积分系数,Kp1<0。
第二PI调节模块328与2ω陷波器326连接。第二PI调节模块328利用公式 对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量第二PI调节模块328利用公式 对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的q轴分量式中,Kp2为所述第二PI调节的比例系数,Ki2为所述第二PI调节的积分系数,Kp2<0。
第四坐标转换模块324,即正向同步角速度旋转坐标系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换模块,与第一PI调节模块327连接,用于对所述和进行坐标变换,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量useriesα+和β轴分量useriesβ+。
第五坐标转换模块325,即反向同步角速度旋转坐标系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换模块,与第二PI调节模块328连接,用于对所述和进行坐标变换,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量useriesα-和β轴分量useriesβ-。
需要说明的是,第二坐标转换模块322、第三坐标转换模块323、第四坐标转换模块324和第五坐标转换模块325进行坐标转换,所需的正序电网电压矢量角θg由PLL得到。
第一空间矢量调制模块329分别与第四坐标转换模块324、第五坐标转换模块325和直流侧电压传感器313连接,用于对所述useriesα+、useriesβ+、useriesα-、useriesβ-和Udc进行脉冲宽度调制,生成PWM开关信号,即串联网侧变换器控制信号。
由上述结构及工作过程可知,本实施例通过测量电网电压和定子电压,并对其进行相应的数据处理,得到与电网电压的负序分量ug-相应的负序控制电压,通过对串联网侧变换器进行控制,将该负序控制电压输出至定子回路,抵消定子电压中继承的ug-,使得定子电压不再受ug-的影响,从而解决了了电网电压不平衡导致的定子电压不平衡问题,进而保证了定子、转子电流的平衡,以及发电机输出功率及电磁转矩的稳定,延长了发电机的使用寿命、提高了并网发电质量。
本申请实施例四还提供了一种双馈感应风电系统的控制装置,该装置应用于一种包括双馈感应发电机的双馈感应风电系统,参见图5,该装置包括电网电压传感器311、定子电压传感器312、直流侧电压传感器313、第一微处理器32、串联网侧变换器33、网侧电流传感器511、定子电流传感器512、第二微处理器52和并联网侧变换器53;
其中,串联网侧变换器33和并联网侧变换器53分别设置于所述双馈感应发电机30的定子侧,第一微处理器32分别与电网电压传感器311、定子电压传感器312、直流侧电压传感器313和串联网侧变换器33连接,第二微处理器52分别与网侧电流传感器511、定子电流传感器512、直流侧电压传感器313、电网电压传感器311和并联网侧变换器53连接。需要说明的是,图5中设置电网电压传感器311的两个位置均为电网电压的有效测量位置。
上述装置的工作过程如下:
电网电压传感器311获取电网电压的三相电压信号uga、ugb和ugc,电子电压传感器312获取所述双馈感应发电机定子电压的三相电压信号usa、usb和usc,直流侧电压传感器313获取所述发电机的直流侧电压Udc;第一微处理器32对电网电压传感器311、定子电压传感器312、直流侧电压传感器313获取的各电压值进行处理,得到与与电网电压负序分量相应的负序控制电压,并根据该负序控制电压生成串联网侧变换器控制信号;串联网侧变换器33在第一微处理器32生成的串联网侧变换器控制信号的控制下,向所述定子回路输出上述负序控制电压,达到消除定子电压中继承的电网电压负序分量的目的。同时,网侧电流传感器511获取所述并联网侧变换器的三相电流信号iga、igb和igc,定子电流传感器512获取所述双馈感应发电机定子的三相电流信号isa、isb和isc;第二微处理器52对电网电压传感器311、网侧电流传感器511、定子电流传感器512和直流侧电压传感器313获取的数据进行处理,生成并联网侧变换器控制信号;并联网侧变换器53在第二微处理器52生成的控制信号的控制下,向所述定子回路输出正序给定电流和负序给定电流,达到消除串联网侧变换器33输出有功功率中的二倍频波动分量的目的。
具体的,第一微处理器32的具体结构及工作方式参见图4及上文实施例三所述,在此不再赘述。参见图6,第二微处理器52由第一变换模块5201、第二变换模块5202、第三变换模块5203、第四变换模块5204、第五变换模块5205、2ω陷波器5206、第三PI调节模块5207、第四PI调节模块5208、第五PI调节模块5209、给定电流计算模块5210和第二空间矢量调制模块5211组成。各模块的功能及其之间的连接关系如下:
第一变换模块5201,即静止abc三相坐标系到静止两相αβ坐标轴系恒功率变换模块,分别与网侧电流传感器511、定子电流传感器512和电网电压传感器311连接,用于对被变换参数进行第一坐标变换,即将被变换参数由静止三相abc坐标系变换到静止两相αβ坐标轴系。电网电压传感器311获取的uga,ugb和ugc通过第一变换模块5201进行第一坐标变换,得到电网电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量eα和β轴分量eβ;网侧电流传感器511获取的iga、igb和igc通过第一变换模块5201进行第一坐标变换,得到并联网侧变换器的三相电流信号在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量igα和β轴分量igβ;定子电流传感器512获取的isa、isb和isc通过第一变换模块5201进行第一坐标变换,得到双馈感应发电机30定子的三相电流信号在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量isα和β轴分量isβ。
第二变换模块5202,即静止两相αβ坐标轴系到正向同步角速度旋转坐标系的恒功率变换模块,分别与第一变换模块5201和2ω陷波器5206连接,用于对被变换参数进行第二坐标变换,即将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到正向同步角速度旋转坐标系。2ω陷波器5206的截止频率为2ω(ω为同步电角速度)。上述igα和igβ通过第二变换模块5202进行第二坐标变换,进而通过2ω陷波器5206对igα和igβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到并联网侧变换器的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量上述isα和isβ通过第二变换模块5202进行第二坐标变换,进而通过2ω陷波器5206对isα和isβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到双馈感应发电机定子的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
第三变换模块5203,即静止两相αβ坐标轴系到反向同步角速度旋转坐标系的恒功率变换模块,分别与第一变换模块5201和2ω陷波器5206连接,用于对被变换参数进行第三坐标变换,即将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系。上述eα和eβ通过第三变换模块5203进行第三坐标变换,进而通过2ω陷波器5206对eα和eβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到电网电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量上述igα和igβ通过第三变换模块5203进行第三坐标变换,进而通过2ω陷波器5206对igα和igβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到并联网侧变换器的三相电流信号负序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
第五PI调节模块5209与直流侧电压传感器313连接。第五PI调节模块5209利用公式 (Kpu为所述直流侧电压PI调节的比例系数,Kiu为所述直流侧电压PI调节的积分系数)对直流侧电压传感器313获取的Udc和直流侧电压给定值进行直流侧电压PI调节,得到直流侧电压平均有功功率给定值
给定电流计算模块5210分别与2ω陷波器5206和第五PI调节模块5209连接,给定电流计算模块5210,首先利用上述和计算串联网侧变换器输出的有功功率的二倍频余弦波动分量Pseries_cos2和二倍频正弦波动分量Pseries_sin2,计算公式分别为:
进而,在电网电压正序分量定向于正向同步旋转坐标系的d轴的情况下,给定电流计算模块5210利用给定电流计算公式计算并联网侧变换器电流的正序给定电流在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量和并联网侧变换器电流的负序给定电流在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量该给定电流计算公式为:
第三PI调节模块5207分别与2ω陷波器526和给定电流计算模块5210连接。第三PI调节模块5207利用第三PI调节公式进行第三PI调节,得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量该第三PI调节公式为:
式中,Kp3为所述第三PI调节的比例系数,Ki3为所述第三PI调节的积分系数,ω为同步电角速度,与电网电压的频率成正比(即当电网电压的频率不变时,ω为常数),可由uga、ugb和ugc通过模拟锁相环PLL计算得到;Lg为所述并联网侧变换器的进线电抗器电感,对于实际双馈感应风电系统,Lg已知。
第四PI调节模块5208分别与2ω陷波器526和给定电流计算模块5210连接。第四PI调节模块5208利用第四PI调节公式进行第四PI调节,得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量该第四PI调节公式为:
式中,Kp4为所述第四PI调节的比例系数,Ki4为所述第四PI调节的积分系数。
第四变换模块5204,即正向同步角速度旋转坐标系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换模块,与第三PI调节模块5207连接,用于对和进行坐标变换,得到并联网侧变换器的正序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα+和β轴分量uβ+。
第五变换模块5205,即反向同步角速度旋转坐标系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换模块,与第四PI调节模块5208连接,用于对和进行坐标变换,得到并联网侧变换器的负序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα-和β轴分量uβ-。
类似的,第二变换模块5202、第三变换模块5203、第四变换模块5204和第五变换模块5205进行坐标转换,所需的正序电网电压矢量角θg亦可由PLL得到。
第二空间矢量调制模块5211分别与第四变换模块5204、第五变换模块5205和直流侧电压传感器313连接,用于对上述uα+、uβ+、uα-、uβ-和Udc进行脉冲宽度调制,生成PWM开关信号,即并联网侧变换器控制信号。
由上述结构及工作过程可知,本申请实施例通过测量电网电压和定子电压,并对其进行相应的数据处理,得到与电网电压的负序分量ug-相应的负序控制电压,通过对串联网侧变换器进行控制,将该负序控制电压输出至定子回路,抵消定子电压中继承的ug-,使得定子电压不再受ug-的影响,从而解决了了电网电压不平衡导致的定子电压不平衡问题。同时,根据电网电压和定子电流计算得到串联网侧变换器输出的有功功率二倍频正弦波动分量和余弦波动分量,进而通过PI调节等处理得到并联网侧变换器控制信号,并通过该控制信号控制并联网侧变换器向定子回路输出正序给定电流和负序给定电流,进而使并联网侧变换器输出有功功率产生波动分量,从而实现消除上述二倍频波动分量的目的,使整个双馈感应风电系统的总输出有功功率无波动。
上述实施例三和实施例四中,双馈感应发电机还设置有转子侧变换器,可采用传统的矢量控制策略,对该转子侧变换器的控制电压和直流侧电压进行空间矢量调制,产生转子侧变换器控制信号。其具体控制策略为本领域技术人员所公知,不再赘述。
另外,图7示出了不平衡电网电压下采用传统控制方法的系统仿真波形;图8示出了不平衡电网电压下采用本申请控制方法的系统仿真波形。其中,a为双馈感应发电机定子三相电流波形,b为串联变压器电压波形,c为系统总输出无功功率波形,d为直流链电压波形,e为并联网侧变换器负序电流q轴分量给定及反馈的波形,f为并联网侧变换器负序电流d轴分量给定及反馈的波形,g为整个系统总电流波形,h为双馈感应发电机电磁转矩波形,i为双馈感应发电机转子三相电流波形,j为发电机输出、并联网侧变换器输出以及系统总输出有功功率波形,k为并联网侧变换器输出无功功率波形,l为并联网侧变换器正序电流d、q轴分量给定及反馈波形,m为电网和定子正序电压d轴分量波形,n为电网和定子正序电压q轴分量波形,o为发电机输出无功功率波形,p为电网和定子负序电压d轴分量波形,q为电网和定子负序电压q轴分量波形。
对比图7和图8中的波形a、i、j、h和o可知,本申请实现了采用串联网侧变换器的双馈风力发电系统定、转子三相电流对称、电机功率和电磁转矩无二倍频波动的控制目标,同时实现整个系统注入电网的总有功功率无波动。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,所述程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种双馈感应风电系统的抑制总有功功率波动的控制方法,其特征在于,应用于双馈感应风电系统,所述双馈感应风电系统包括双馈感应发电机,所述双馈感应发电机的定子侧设置有串联网侧变换器;
所述方法包括:
分别获取电网电压的三相电压信号uga、ugb和ugc,以及所述双馈感应发电机定子电压的三相电压信号usa、usb和usc;
对所述uga,ugb和ugc依次进行坐标变换、滤波,得到电网电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
对所述usa,usb和usc依次进行坐标变换、滤波,得到定子电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量以及所述定子电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的q轴分量对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的q轴分量
获取所述发电机的直流侧电压Udc;
根据所述和Udc生成串联网侧变换器控制信号,并利用所述串联网侧变换器控制信号控制所述串联网侧变换器将所述输出至所述定子回路;
所述对所述uga,ugb和ugc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和的具体方法为:
对所述uga,ugb和ugc进行第一坐标变换,得到所述电网电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量eα和β轴分量eβ;对所述eα和eβ进行第二坐标变换,并对所述eα和eβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述和
所述对所述usa,usb,usc依次进行坐标变换、滤波,得到所述 和的具体方法为:
对所述usa,usb,usc进行第一坐标变换,得到所述定子电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量esα和β轴分量esβ;对所述esα和esβ进行第二坐标变换,并对所述esα和esβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述和对所述esα和esβ进行第三坐标变换,并对所述esα和esβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述和
所述第一坐标变换具体为将被变换参数由静止三相abc坐标系变换到静止两相αβ坐标轴系;所述第二坐标变换具体为将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到正向同步角速度旋转坐标系;所述第三坐标变换具体为将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系;
其中,第二坐标变换和第三坐标变换所需的正序电网电压矢量角通过锁相环PLL得到;
所述双馈感应发电机的定子侧还设置有并联网侧变换器;所述方法还包括:
对所述eα和eβ进行第三坐标变换,并对所述eα和eβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述电网电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
分别获取所述并联网侧变换器的三相电流信号iga、igb和igc,以及所述双馈感应发电机定子的三相电流信号isa、isb和isc;
对所述iga、igb和igc依次进行坐标变换、滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量以及所述并联网侧变换器的三相电流信号负序分量在反向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述isa、isb和isc依次进行坐标变换、滤波,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述Udc和直流侧电压给定值进行直流侧电压PI调节,得到直流侧电压平均有功功率给定值所述的调节公式为:
将所述电网电压正序分量定向于正向同步旋转坐标系的d轴,利用给定电流计算公式计算所述并联网侧变换器的正序给定电流在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量和所述并联网侧变换器的负序给定电流在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量所述给定电流计算公式为:
利用公式 通过第三PI调节得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量其中,Kp3为所述第三PI调节器的比例系数,Ki3为所述第三PI调节器的积分系数,ω为同步电角速度,Lg为所述并联网侧变换器的进线电抗器电感;
利用公式 通过第四PI调节得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量其中,Kp4为所述第四PI调节器的比例系数,Ki4为所述第四PI调节器的积分系数;
对所述和进行坐标变换,得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα+和β轴分量uβ+;对所述和进行坐标变换,得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα-和β轴分量uβ-;
根据所述uα+、uβ+、uα-、uβ-和Udc生成并联网侧变换器控制信号;
根据所述并联网侧变换器控制信号控制所述并联网侧变换器向所述定子回路输出所述正序给定电流和负序给定电流。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述和进行第一PI调节,得到所述的PI调节公式为:
所述对所述和进行第一PI调节,得到所述的PI调节控制公式为:
所述对所述进行第二PI调节,得到所述的PI调节公式为:
所述对所述进行第二PI调节,得到所述的PI调节公式为: 其中,
Kp1为第一PI调节器的比例系数,Ki1为所述第一PI调节器的积分系数,Kp2为第二PI调节器的比例系数,Ki2为所述第二PI调节器的积分系数,Kp1<0,Kp2<0。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述iga、igb和igc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和具体方法为:
对所述iga、igb和igc进行第一坐标变换,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量igα和β轴分量igβ;
对所述igα和igβ进行第二坐标变换,并对所述igα和igβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述igα和igβ进行第三坐标变换,并对所述igα和igβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号负序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述isa、isb和isc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和具体方法为:
对所述isa、isb和isc进行所述第一坐标变换,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量isα和β轴分量isβ;
对所述isα和isβ进行第二坐标变换,并对所述isα和isβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
4.一种双馈感应风电系统的控制装置,其特征在于,应用于双馈感应风电系统,所述双馈感应风电系统包括双馈感应发电机;
所述装置包括电网电压传感器、定子电压传感器、直流侧电压传感器、第一微处理器和串联网侧变换器;
所述电网电压传感器用于获取电网电压的三相电压信号uga、ugb和ugc;
所述定子电压传感器用于获取所述双馈感应发电机定子电压的三相电压信号usa、usb和usc;
所述直流侧电压传感器用于获取所述发电机的直流侧电压Udc;
所述第一微处理器分别与所述电网电压传感器、定子电压传感器、直流侧电压传感器和串联网侧变换器连接,用于对所述uga、ugb、ugc、usa、usb、usc和Udc进行数据处理,生成串联网侧变换器控制信号;
所述串联网侧变换器设置于所述双馈感应发电机的定子侧,用于根据所述第一微处理器生成的所述串联网侧变换器控制信号向所述定子回路输出正负序控制电压;
其中,所述第一微处理器生成串联网侧变换器控制信号的具体方法为:对所述uga,ugb和ugc依次进行坐标变换、滤波,得到电网电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
对所述usa,usb和usc依次进行坐标变换、滤波,得到定子电压正序分量在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量以及所述定子电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量对所述和进行第一PI调节,得到所述串联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的q轴分量对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量对所述进行第二PI调节,得到所述串联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的q轴分量
根据所述和Udc生成串联网侧变换器控制信号;
所述第一微处理器对所述uga,ugb和ugc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和的具体方法为:
对所述uga,ugb和ugc进行第一坐标变换,得到所述电网电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量eα和β轴分量eβ;对所述eα和eβ进行第二坐标变换,并对所述eα和eβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述和
所述第一微处理器对所述usa,usb,usc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和的具体方法为:
对所述usa,usb,usc进行第一坐标变换,得到所述定子电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量esα和β轴分量esβ;对所述esα和esβ进行第二坐标变换,并对所述esα和esβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述和对所述esα和esβ进行第三坐标变换,并对所述esα和esβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述和
所述第一坐标变换具体为将被变换参数由静止三相abc坐标系变换到静止两相αβ坐标轴系;所述第二坐标变换具体为将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到正向同步角速度旋转坐标系;所述第三坐标变换具体为将被变换参数由静止两相αβ坐标轴系变换到反向同步角速度旋转坐标系;
其中,第二坐标变换和第三坐标变换所需的正序电网电压矢量角通过锁相环PLL得到;
还包括:网侧电流传感器、定子电流传感器、第二微处理器和并联网侧变换器;
所述网侧电流传感器用于获取所述并联网侧变换器的三相电流信号iga、igb和igc;
所述定子电流传感器用于获取所述双馈感应发电机定子的三相电流信号isa、isb和isc;
所述第二微处理器分别与所述网侧电流传感器、定子电流传感器、第一微处理器和并联网侧变换器连接,用于对所述eα、eβ、iga、igb、igc、isa、isb、isc和Udc进行数据处理,生成并联网侧变换器控制信号;
所述并联网侧变换器设置于所述双馈感应发电机的定子侧,用于在所述并联网侧变换器控制信号的控制下,向所述定子回路输出所述正序给定电流和负序给定电流;
其中,所述第二微处理器生成并联网侧变换器控制信号的具体方法为:
对所述eα和eβ进行第三坐标变换,并对所述eα和eβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述电网电压负序分量在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量
对所述iga,igb和igc依次进行坐标变换、滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量以及所述并联网侧变换器的三相电流信号负序分量在反向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述isa,isb和isc依次进行坐标变换、滤波,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述Udc和直流侧电压给定值进行直流侧电压PI调节,得到直流侧电压平均有功功率给定值所述直流侧电压PI调节的调节公式为:
将所述电网电压正序分量定向于正向同步旋转坐标系的d轴,利用给定电流计算公式计算电网电流的正序给定电流在正向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量和电网电流的负序给定电流在反向同步旋转坐标系下的d轴分量q轴分量所述给定电流计算公式为:
利用公式 进行第三PI调节,得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在正向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量其中,Kp3为所述第三PI调节的比例系数,Ki3为所述第三PI调节的积分系数,ω为同步电角速度,Lg为所述并联网侧变换器的进线电抗器电感;
利用公式 进行第四PI调节,得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在反向同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量其中,Kp4为所述第四PI调节的比例系数,Ki4为所述第四PI调节的积分系数;
对所述和进行坐标变换,得到所述并联网侧变换器的正序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα+和β轴分量uβ+;对所述和进行坐标变换,得到所述并联网侧变换器的负序控制电压在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量uα-和β轴分量uβ-;
根据所述uα+、uβ+、uα-、uβ-和Udc生成并联网侧变换器控制信号。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述对所述和进行第一PI调节,得到所述的调节公式为: 所述对所述和进行第一PI调节,得到所述的调节公式为:
所述对所述进行第二PI调节,得到所述的调节公式为: 所述对所述进行第二PI调节,得到所述的计算公式为: 其中,
Kp1为所述第一PI调节的比例系数,Ki1为所述第一PI调节的积分系数,Kp2为所述第二PI调节的比例系数,Ki2为所述第二PI调节的积分系数,Kp1<0,Kp2<0。
6.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,对所述iga,igb和igc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和具体方法为:
对所述iga,igb和igc进行第一坐标变换,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量igα和β轴分量igβ;
对所述igα和igβ进行第二坐标变换,并对所述igα和igβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述igα和igβ进行第三坐标变换,并对所述igα和igβ的第三坐标变换结果进行滤波,得到所述并联网侧变换器的三相电流信号负序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
对所述isa,isb和isc依次进行坐标变换、滤波,得到所述和具体方法为:
对所述isa,isb和isc进行所述第一坐标变换,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号在静止两相αβ坐标轴系下的α轴分量isα和β轴分量isβ;
对所述isα和isβ进行第二坐标变换,并对所述isα和isβ的第二坐标变换结果进行滤波,得到所述双馈感应发电机定子的三相电流信号正序分量在正向同步旋转坐标系下d轴分量和q轴分量
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Citations (4)
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CN101383579A (zh) * | 2008-10-22 | 2009-03-11 | 重庆大学 | 基于动态同步轴系的双馈感应发电机双通道励磁控制方法 |
CN102332727A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-01-25 | 重庆大学 | 一种利用直流侧飞轮储能单元平滑永磁直驱风力发电系统输出有功功率的方法 |
CN102427236A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-04-25 | 重庆大学 | 不平衡电压下采用串联网侧变换器的双馈感应风电系统抑制总输出无功功率波动的方法 |
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