CN103545813A - 补偿谐波电流与电压不平衡的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了补偿谐波电流与电压不平衡的方法和装置。一种用于在风电场中进行谐波电流补偿的方法包括：获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n；利用获取的谐波电流数据计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；根据计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；根据谐波电流补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿。

Description

补偿谐波电流与电压不平衡的方法和装置

技术领域

本申请涉及智能风电场和智能光伏电站的谐波电流补偿与电压不平衡补偿，更具体地讲，涉及一种集中控制谐波电流补偿与电压不平衡补偿的方法和装置。

背景技术

随着风电技术和光伏技术的发展，对于集中并网风电场和集中并网光伏电站而言，要求适应电网的各种需求，例如，近年来电网需求提出了低电压穿越功能、整体电站无功补偿需求、电网适应性需求等功能要求，并经过了一系列测试和验证，例如，实现了整体风电场和整体光伏电站的有功和无功调度。但是对于更加优化电网友好特性的一些特殊功能目前仍处于空白状态，例如，缺少对其他电网特性需求的优化，诸如对于电网中广泛存在的谐波、电压不对称等问题无法解决。

发明内容

因此，本发明提出一种风电场集中控制的谐波电流补偿与电压不平衡补偿的方法和装置，所述方法和装置利用每台风力发电机组的特性能够有效抑制并补偿并网谐波电流以及补偿电压不平衡，更加有助于电网优化。

此外，本发明提出一种光伏电站集中控制的谐波电流补偿与电压不平衡补偿的方法和装置，所述方法和装置利用每台光伏逆变器的特性能够有效抑制并补偿并网谐波电流以及补偿电压不平衡，更加有助于电网优化。

根据本发明的一方面，提供一种补偿谐波电流的方法，所述方法包括以下步骤：（a）获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示风电场出口的各次谐波电流值，I_all表示风电场出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台风力发电机组的各次谐波电流值，I_n表示第n台风力发电机组的基波电流值，k≥2，n≥1；（b）利用获取的谐波电流数据计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；（c）根据计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；（d）根据谐波电流补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿。

根据本发明的另一方面，提供一种补偿谐波电流的方法，所述方法包括以下步骤：（a）获取光伏电站出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示光伏电站出口的各次谐波电流值，I_all表示光伏电站出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台光伏逆变器的各次谐波电流值，I_n表示第n台光伏逆变器的基波电流值，k≥2，n≥1；（b）利用获取的谐波电流数据计算各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；（c）根据计算的各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及相应光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；（d）根据谐波电流补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应光伏逆变器进行自适应谐波补偿。

根据本发明的另一方面，提供一种补偿电压不平衡的方法，所述方法包括以下步骤：（a）获取风电场出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为风电场出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为风电场出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台风力发电机组的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台风力发电机组的三相电压正序分量有效值，n≥1；（b）利用获取的电压不平衡度计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint；（c）根据计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及相应风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断；（d）根据电压不平衡补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应风力发电机组进行电压不平衡补偿。

根据本发明的另一方面，提供一种补偿电压不平衡的方法，所述方法包括以下步骤：（a）获取光伏电站出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为光伏电站出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为光伏电站出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台光伏逆变器的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台光伏逆变器的三相电压正序分量有效值，n≥1；（b）利用获取的电压不平衡度计算各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint；（c）根据计算的各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及相应光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断；（d）根据电压不平衡补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应光伏逆变器进行电压不平衡补偿。

根据本发明的另一方面，提供一种补偿谐波电流的装置，所述装置包括：谐波检测模块，获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示风电场出口的各次谐波电流值，I_all表示风电场出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台风力发电机组的各次谐波电流值，I_n表示第n台风力发电机组的基波电流值，k≥2，n≥1；谐波补偿量计算模块，利用谐波检测模块所获取的谐波电流数据，计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；谐波补偿分配模块，根据谐波补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及谐波检测模块所获取的相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；谐波补偿模块，根据谐波补偿分配模块的判断结果，选择性地利用谐波补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿。

根据本发明的另一方面，提供一种补偿谐波电流的装置，所述装置包括：谐波检测模块，获取光伏电站出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示光伏电站出口的各次谐波电流值，I_all表示光伏电站出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台光伏逆变器的各次谐波电流值，I_n表示第n台光伏逆变器的基波电流值，k≥2，n≥1；谐波补偿量计算模块，利用谐波检测模块所获取的谐波电流数据，计算各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；谐波补偿分配模块，根据谐波补偿量计算模块计算的各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及谐波检测模块所获取的相应光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；谐波补偿模块，根据谐波补偿分配模块的判断结果，选择性地利用谐波补偿量计算模块计算的各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应光伏逆变器进行自适应谐波补偿。

根据本发明的另一方面，提供一种补偿电压不平衡的装置，所述装置包括：电压不平衡检测模块，获取风电场出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为风电场出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为风电场出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台风力发电机组的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台风力发电机组的三相电压正序分量有效值，n≥1；电压不平衡补偿量计算模块，利用电压不平衡检测模块所获取的电压不平衡度，计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint；电压不平衡补偿分配模块，根据电压不平衡补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及电压不平衡检测模块所获取的相应风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断；电压不平衡补偿模块，根据电压不平衡补偿分配模块的判断结果，选择性地利用电压不平衡补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应风力发电机组进行电压不平衡补偿。

根据本发明的另一方面，提供一种补偿电压不平衡的装置，所述装置包括：电压不平衡检测模块，获取光伏电站出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为光伏电站出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为光伏电站出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台光伏逆变器的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台光伏逆变器的三相电压正序分量有效值，n≥1；电压不平衡补偿量计算模块，利用电压不平衡检测模块所获取的电压不平衡，计算各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint；电压不平衡补偿分配模块，根据电压不平衡补偿量计算模块计算的各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及电压不平衡检测模块所获取的相应光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断；电压不平衡补偿模块，根据电压不平衡补偿分配模块的判断结果，选择性地利用电压不平衡补偿量计算模块计算的各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应光伏逆变器进行电压不平衡补偿。

附图说明

通过下面结合附图进行的对本发明示例性实施例的描述，本发明的上述和其他方面、优点和特点将变得更加清楚和容易理解，其中：

图1是示出根据本发明示例性实施例的谐波电流补偿方法的流程图；

图2是示出根据本发明示例性实施例的基于PR控制器实现的谐波补偿方法的功能图；

图3是示出根据本发明示例性实施例的电压不平衡补偿方法的流程图；

图4是示出根据本发明示例性实施例的基于PR控制器实现的电压不平衡补偿方法的功能图；

图5是示出根据本发明示例性实施例的用于补偿谐波电流的装置；

图6是示出根据本发明示例性实施例的用于补偿电压不平衡的装置。

贯穿附图，相同的标号始终用于表示相同或相似的元件、结构或特征。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的示例性实施例，以帮助本领域技术人员全面理解本发明的示例性实施例。

根据现有风电场和现有光伏电站的管理和调度方式，通常采用在集中升压站和集中无功补偿站实现对整体风电场和整体光伏电站的集中并网和无功补偿功能，而无功补偿功能体现为对电网电压的补偿，仅是电网适应性要求中的一项。在实际应用中电网适应性要求较多，诸如谐波电流、电压不平衡等。因此，本发明提出基于整体风电场或整体光伏电站对谐波电流补偿和电压不平衡补偿进行管理调度的方法。

图1是示出根据本发明示例性实施例的谐波电流补偿方法的流程图。

根据本发明的示例性实施例的谐波电流补偿方法适用于风电场通过集中调度对谐波电流的补偿以及光伏电站通过集中调度对谐波电流的补偿。下面以风电场作为示例详细描述根据本发明的示例性实施例的谐波电流补偿方法。

参照图1，在步骤11，获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及每台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示风电场出口的各次谐波电流值，I_all表示风电场出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台风力发电机组的各次谐波电流值，I_n表示第n台风力发电机组的基波电流值，k≥2，n≥1。具体地讲，在风电场中控室内获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all，并同时通过风电场集中通讯设备获取每台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n。

在步骤12，利用在步骤11获取的谐波电流数据，计算每台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint。具体地讲，通过 ${\mathrm{THD}}_K\_\mathrm{Setpoint}=(I_k\mathrm{set}-I_{k\_\mathrm{all}}/I_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算每台风力发电机组的各次谐波电流补偿量，其中，I_kset为各次谐波电流允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

在步骤13，根据在步骤12计算的每台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及在步骤11获取的相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断。

根据示例性实施例，例如，当计算的第n台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint≤第n台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n时，将THD_K_Setpoint通过风电场集中通讯设备传输给第n台风力发电机组；当THD_K_Setpoint>I_{k_n}/I_n时，将零值通过风电场集中通讯设备传输给第n台风力发电机组，即不能使第n台风力发电机组的谐波电流得到补偿。

在步骤14，根据在步骤13进行谐波电流补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的每台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿（例如，当THD_K_Setpoint≤I_{k_n}/I_n时，利用THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿），其中，采用风力发电机组变流器并网电流环控制功能进行自适应谐波补偿。以下将参照图2描述在步骤14中使用的基于PR控制器实现的谐波补偿方法。

图2是示出根据本发明示例性实施例的基于PR控制器实现的谐波补偿方法的功能图。

参照图2，在两相静止坐标系中，在每台风力发电机组通过风电场集中控制和调度获得各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint（例如，THD₂_Setpoint、THD₃_Setpoint、…、THD_n_Setpoint）之后，将获得的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint（例如，THD₂_Setpoint、THD₃_Setpoint、...、THD_n_Setpoint）分别与变流器输出的实际电流值I_α、I_β（其中，I_α为α轴电流输出值，I_β为β轴电流输出值）运算后传送到各次谐波R控制器（例如，2次谐波R控制器、3次谐波R控制器、...、N次谐波R控制器），从各次谐波R控制器分别输出得到谐波补偿的α轴和β轴电压，并对所述电压执行SVPWM矢量调制以进行输出。

在图2中，基波PR控制器的传递函数为

各次谐波R控制器的传递函数为

其中，K_p为比例项系数，K_i为谐振项系数，ω为谐振频率，s为传递函数因子，n≥2为谐波电流次数。I_α ^*为α轴电流设定值，I_β ^*为β轴电流设定值。

可选地，可使用本领域中公知的其他谐波补偿算法来根据谐波补偿分配判断的结果执行谐波补偿。

同样地，对于光伏电站，在光伏电站中控室内获取光伏电站出口的各次谐波电流数据，并同时通过光伏电站集中通讯设备获取每台光伏逆变器的各次谐波电流数据。然后，重复步骤12至步骤14的操作以对每台光伏逆变器进行自适应谐波补偿。

图3是示出根据本发明示例性实施例的电压不平衡补偿方法的流程图。

根据本发明的示例性实施例的电压不平衡补偿方法适用于风电场通过集中调度对电压不平衡的补偿以及光伏电站通过集中调度对电压不平衡的补偿。下面以风电场作为示例详细描述根据本发明的示例性实施例的电压不平衡补偿方法。

参照图3，在步骤31，获取风电场出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为风电场出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为风电场出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台风力发电机组的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台风力发电机组的三相电压正序分量有效值，n≥1。具体地讲，在风电场中控室内获取风电场出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all，并同时通过风电场集中通讯设备获取各台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n。

在步骤32，利用在步骤31获取的电压不平衡度，计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint。具体地讲，通过 $\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{Setpoint}=(\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{set}-{U^{-}}_{\mathrm{all}}/{U^{+}}_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量，其中，Unbalance_set为不平衡度允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

在步骤33，根据在步骤32计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及在步骤31获取的相应风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断。

根据示例性实施例，例如，当计算的第n台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint≤第n台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n时，将Unbalance_Setpoint通过风电场集中通讯设备传输给第n台风力发电机组；当Unbalance_Setpoint>U^- _n/U⁺ _n时，将零值通过风电场集中通讯设备传输给第n台风力发电机组，即，不能使第n台风力发电机组的电压不平衡得到补偿。

在步骤34，根据电压不平衡补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应风力发电机组进行电压不平衡补偿（例如，当Unbalance_Setpoint≤U^- _n/U⁺ _n时，利用Unbalance_Setpoint对相应风力发电机组进行电压不平衡补偿），其中，采用风力发电机组变流器并网负序电流环控制功能增加负序感性无功电流控制，从而控制不平衡电压下降。以下将参照图4描述在步骤34中使用的基于PR控制器实现的电压不平衡补偿方法。

图4是示出根据本发明示例性实施例的基于PR控制器实现的电压不平衡补偿方法的功能图。

参照图4，在两相静止坐标系中，在每台风力发电机组通过风电场集中控制和调度获得电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint之后，将获得的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint分别与I_α- ^*和I_β- ^*（其中，I_α- ^*为由负序电压补偿计算得到的α轴基波电流设定值，I_β- ^*为由负序电压补偿计算得到的β轴基波电流设定值）运算后传送到负序基波PR控制器，从负序基波PR控制器分别输出得到不平衡补偿的α轴电压负序分量有效值和β轴电压负序分量有效值，并对所述α轴电压负序分量有效值和β轴电压负序分量有效值执行SVPWM矢量调制以进行输出。

在图4中，负序基波PR控制器的传递函数为

其中，K_p为比例项系数，K_i为谐振项系数，ω为谐振频率，s为传递函数因子。

可选地，可使用本领域中公知的其他电压不平衡补偿算法来根据电压不平衡补偿分配判断的结果执行电压不平衡补偿。

同样地，对于光伏电站，在光伏电站中控室内获取光伏电站出口的电压不平衡度，并同时通过光伏电站集中通讯设备获取每台光伏逆变器的电压不平衡度。然后，重复步骤32至步骤34的操作以对每台光伏逆变器进行电压不平衡补偿。

图5是示出根据本发明示例性实施例的用于补偿谐波电流的装置。

根据示例性实施例的用于补偿谐波电流的装置可用于风电场对谐波电流的补偿以及光伏电站对谐波电流的补偿。以下以风电场作为示例详细描述根据示例性实施例的用于补偿谐波电流的装置。

参照图5，用于补偿谐波电流的装置500可包括谐波检测模块510、谐波补偿量计算模块520、谐波补偿分配模块530和谐波补偿模块540。

具体地讲，根据示例性实施例，谐波检测模块510获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示风电场出口的各次谐波电流值，I_all表示风电场出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台风力发电机组的各次谐波电流值，I_n表示第n台风力发电机组的基波电流值，k≥2，n≥1。具体地讲，谐波检测模块510在风电场中控室内获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all，并同时通过风电场集中通讯设备获取每台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n。

谐波补偿量计算模块520利用谐波检测模块510所获取的谐波电流数据，计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint。具体地讲，谐波补偿量计算模块520通过 ${\mathrm{THD}}_K\_\mathrm{Setpoint}=(I_k\mathrm{set}-I_{k\_\mathrm{all}}/I_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量，其中，I_kset为各次谐波电流允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

谐波补偿分配模块530根据谐波补偿量计算模块520计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及谐波检测模块510所获取的相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断。

例如，当谐波补偿量计算模块520计算的第n台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint≤谐波检测模块510所获取的第n台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n时，谐波补偿分配模块530将THD_K_Setpoint通过风电场集中通讯设备传输给第n台风力发电机组；当THD_K_Setpoint>I_{k_n}/I_n时，谐波补偿分配模块530将零值通过风电场集中通讯设备传输给第n台风力发电机组。

谐波补偿模块540根据谐波补偿分配模块530的判断结果，选择性地利用谐波补偿量计算模块520计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿。例如，谐波补偿模块540可通过使用图2中示出的基于PR控制器实现的谐波补偿方法，根据谐波补偿分配模块530的判断结果，选择性地利用谐波补偿量计算模块520计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿。

可选地，谐波补偿模块540可使用本领域中公知的其他谐波补偿算法来根据谐波补偿分配判断的结果执行谐波补偿。

同样地，可参照以上装置500对风电场进行谐波电流补偿的示例来使用装置500对光伏电站进行谐波电流补偿。

图6是示出根据本发明示例性实施例的用于补偿电压不平衡的装置。

根据示例性实施例的用于补偿电压不平衡的装置可用于风电场对电压不平衡的补偿以及光伏电站对电压不平衡的补偿。以下以风电场作为示例详细描述根据示例性实施例的用于补偿电压不平衡的装置。

参照图6，用于补偿电压不平衡的装置600包括电压不平衡检测模块610、电压不平衡补偿量计算模块620、电压不平衡补偿分配模块630和电压不平衡补偿模块640。

具体地讲，根据示例性实施例，电压不平衡检测模块610获取风电场出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为风电场出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为风电场出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台风力发电机组的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台风力发电机组的三相电压正序分量有效值，n≥1。具体地讲，电压不平衡检测模块610在风电场中控室内获取风电场出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all，并同时通过风电场集中通讯设备获取各台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n。

电压不平衡补偿量计算模块620利用电压不平衡检测模块所获取的电压不平衡度，计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint。具体地讲，电压不平衡补偿量计算模块620通过 $\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{Setpoint}=(\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{set}-{U^{-}}_{\mathrm{all}}/{U^{+}}_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量，其中，Unbalance_set为不平衡度允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

电压不平衡补偿分配模块630根据电压不平衡补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及电压不平衡检测模块所获取的相应风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断。

例如，当电压不平衡补偿量计算模块620计算的第n台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint≤电压不平衡检测模块610所获取的第n台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n时，电压不平衡补偿分配模块630将Unbalance_Setpoint通过风电场集中通讯设备传输给第n台风力发电机组；当Unbalance_Setpoint>U^- _n/U⁺ _n时，电压不平衡补偿分配模块630将零值通过风电场集中通讯设备传输给第n台风力发电机组。

电压不平衡补偿模块640根据电压不平衡补偿分配模块630的判断结果，选择性地利用电压不平衡补偿量计算模块620计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应风力发电机组进行电压不平衡补偿。例如，电压不平衡补偿模块640可通过使用图4中示出的基于PR控制器实现的电压不平衡补偿方法，根据电压不平衡补偿分配模块630的判断结果，选择性地利用电压不平衡补偿量计算模块620计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应风力发电机组进行电压不平衡补偿。

可选地，电压不平衡补偿模块640可使用本领域中公知的其他电压不平衡补偿算法来根据电压不平衡补偿分配判断的结果执行电压不平衡补偿。

同样地，可参照以上装置600对风电场进行电压不平衡补偿的示例来使用装置600对光伏电站进行电压不平衡补偿。

如上所述，根据本发明的示例性实施例提出的集中控制谐波电流补偿与电压不平衡补偿的方法和装置，通过在风电场集中室内实现对风电场的谐波电流补偿与电压不平衡补偿的控制，更加有助于电网优化。同时结合现有系统中的无功控制功能，能够实现智能风电场管理和电网调度。

另外，根据本发明的另一示例性实施例提出的集中控制谐波电流补偿与电压不平衡补偿的方法和装置，通过在光伏电站集中室内实现对光伏电站的谐波电流补偿与电压不平衡补偿的控制，更加有助于电网优化。同时结合现有系统中的无功控制功能，能够实现智能光伏电站管理和电网调度。

尽管已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可对这些示例性实施例进行形式和细节上的各种改变。

Claims (24)

1.一种补偿谐波电流的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示风电场出口的各次谐波电流值，I_all表示风电场出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台风力发电机组的各次谐波电流值，I_n表示第n台风力发电机组的基波电流值，k≥2，n≥1；

（b）利用获取的谐波电流数据计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；

（c）根据计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；

（d）根据谐波电流补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（c）包括：

当计算的风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint≤相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n时，将THD_K_Setpoint传输给相应风力发电机组；

当THD_K_Setpoint>I_{k_n}/I_n时，将零值传输给相应风力发电机组。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（b）中，通过 ${\mathrm{THD}}_K\_\mathrm{Setpoint}=(I_k\mathrm{set}-I_{k\_\mathrm{all}}/I_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量，其中，I_kset为各次谐波电流允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

4.一种补偿谐波电流的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）获取光伏电站出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示光伏电站出口的各次谐波电流值，I_all表示光伏电站出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台光伏逆变器的各次谐波电流值，I_n表示第n台光伏逆变器的基波电流值，k≥2，n≥1；

（b）利用获取的谐波电流数据计算各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；

（c）根据计算的各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及相应光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；

（d）根据谐波电流补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应光伏逆变器进行自适应谐波补偿。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤（c）包括：

当计算的光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint≤相应光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n时，将THD_K_Setpoint传输给相应光伏逆变器；

当THD_K_Setpoint>I_{k_n}/I_n时，将零值传输给相应光伏逆变器。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤（b）中，通过 ${\mathrm{THD}}_K\_\mathrm{Setpoint}=(I_k\mathrm{set}-I_{k\_\mathrm{all}}/I_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量，其中，I_kset为各次谐波电流允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

7.一种补偿电压不平衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）获取风电场出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为风电场出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为风电场出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台风力发电机组的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台风力发电机组的三相电压正序分量有效值，n≥1；

（b）利用获取的电压不平衡度计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint；

（c）根据计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及相应风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断；

（d）根据电压不平衡补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应风力发电机组进行电压不平衡补偿。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（c）包括：

当计算的风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint≤相应风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n时，将Unbalance_Setpoint传输给相应风力发电机组；

当Unbalance_Setpoint>U^- _n/U⁺ _n时，将零值传输给相应风力发电机组。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤（b）中，通过 $\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{Setpoint}=(\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{set}-{U^{-}}_{\mathrm{all}}/{U^{+}}_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量，其中，Unbalance_set为不平衡度允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

10.一种补偿电压不平衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）获取光伏电站出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为光伏电站出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为光伏电站出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台光伏逆变器的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台光伏逆变器的三相电压正序分量有效值，n≥1；

（b）利用获取的电压不平衡度计算各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint；

（c）根据计算的各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及相应光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断；

（d）根据电压不平衡补偿分配判断的结果，选择性地利用计算的各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应光伏逆变器进行电压不平衡补偿。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤（c）包括：

当计算的光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint≤相应光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n时，将Unbalance_Setpoint传输给相应光伏逆变器；

当Unbalance_Setpoint>U^- _n/U⁺ _n时，将零值传输给相应光伏逆变器。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤（b）中，通过 $\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{Setpoint}=(\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{set}-{U^{-}}_{\mathrm{all}}/{U^{+}}_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量，其中，Unbalance_set为不平衡度允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

13.一种补偿谐波电流的装置，其特征在于，所述装置包括：

谐波检测模块，获取风电场出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示风电场出口的各次谐波电流值，I_all表示风电场出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台风力发电机组的各次谐波电流值，I_n表示第n台风力发电机组的基波电流值，k≥2，n≥1；

谐波补偿量计算模块，利用谐波检测模块所获取的谐波电流数据，计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；

谐波补偿分配模块，根据谐波补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及谐波检测模块所获取的相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；

谐波补偿模块，根据谐波补偿分配模块的判断结果，选择性地利用谐波补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应风力发电机组进行自适应谐波补偿。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，

当谐波补偿量计算模块计算的风力发电机组的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint≤谐波检测模块所获取的相应风力发电机组的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n时，谐波补偿分配模块将THD_K_Setpoint传输给相应风力发电机组；

当THD_K_Setpoint>I_{k_n}/I_n时，谐波补偿分配模块将零值传输给相应风力发电机组。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，谐波补偿量计算模块通过 ${\mathrm{THD}}_K\_\mathrm{Setpoint}=(I_k\mathrm{set}-I_{k\_\mathrm{all}}/I_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台风力发电机组的各次谐波电流补偿量，其中，I_kset为各次谐波电流允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

16.一种补偿谐波电流的装置，其特征在于，所述装置包括：

谐波检测模块，获取光伏电站出口的各次谐波电流数据I_{k_all}/I_all以及各台光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n，其中，I_{k_all}表示光伏电站出口的各次谐波电流值，I_all表示光伏电站出口的基波电流值，I_{k_n}表示第n台光伏逆变器的各次谐波电流值，I_n表示第n台光伏逆变器的基波电流值，k≥2，n≥1；

谐波补偿量计算模块，利用谐波检测模块所获取的谐波电流数据，计算各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint；

谐波补偿分配模块，根据谐波补偿量计算模块计算的各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint的值以及谐波检测模块所获取的相应光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n的分布情况进行谐波电流补偿分配判断；

谐波补偿模块，根据谐波补偿分配模块的判断结果，选择性地利用谐波补偿量计算模块计算的各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint对相应光伏逆变器进行自适应谐波补偿。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，

当谐波补偿量计算模块计算的光伏逆变器的各次谐波电流补偿量THD_K_Setpoint≤谐波检测模块所获取的相应光伏逆变器的各次谐波电流数据I_{k_n}/I_n时，谐波补偿分配模块将THD_K_Setpoint传输给相应光伏逆变器；

当THD_K_Setpoint>I_{k_n}/I_n时，谐波补偿分配模块将零值传输给相应光伏逆变器。

18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，谐波补偿量计算模块通过 ${\mathrm{THD}}_K\_\mathrm{Setpoint}=(I_k\mathrm{set}-I_{k\_\mathrm{all}}/I_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台光伏逆变器的各次谐波电流补偿量，其中，I_kset为各次谐波电流允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

19.一种补偿电压不平衡的装置，其特征在于，所述装置包括：

电压不平衡检测模块，获取风电场出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为风电场出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为风电场出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台风力发电机组的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台风力发电机组的三相电压正序分量有效值，n≥1；

电压不平衡补偿量计算模块，利用电压不平衡检测模块所获取的电压不平衡度，计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint；

电压不平衡补偿分配模块，根据电压不平衡补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及电压不平衡检测模块所获取的相应风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断；

电压不平衡补偿模块，根据电压不平衡补偿分配模块的判断结果，选择性地利用电压不平衡补偿量计算模块计算的各台风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应风力发电机组进行电压不平衡补偿。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，

当电压不平衡补偿量计算模块计算的风力发电机组的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint≤电压不平衡检测模块所获取的相应风力发电机组的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n时，电压不平衡补偿分配模块将Unbalance_Setpoint传输给相应风力发电机组；

当Unbalance_Setpoint>U^- _n/U⁺ _n时，电压不平衡补偿分配模块将零值传输给相应风力发电机组。

21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，电压不平衡补偿量计算模块通过 $\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{Setpoint}=(\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{set}-{U^{-}}_{\mathrm{all}}/{U^{+}}_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台风力发电机组的电压不平衡补偿量，其中，Unbalance_set为不平衡度允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

22.一种补偿电压不平衡的装置，其特征在于，所述装置包括：

电压不平衡检测模块，获取光伏电站出口的电压不平衡度U^- _all/U⁺ _all以及各台光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n，其中，U^- _all为光伏电站出口的三相电压负序分量有效值，U⁺ _all为光伏电站出口的三相电压正序分量有效值，U^- _n为第n台光伏逆变器的三相电压负序分量有效值，U⁺ _n为第n台光伏逆变器的三相电压正序分量有效值，n≥1；

电压不平衡补偿量计算模块，利用电压不平衡检测模块所获取的电压不平衡，计算各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint；

电压不平衡补偿分配模块，根据电压不平衡补偿量计算模块计算的各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint的值以及电压不平衡检测模块所获取的相应光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n的分布情况进行电压不平衡补偿分配判断；

电压不平衡补偿模块，根据电压不平衡补偿分配模块的判断结果，选择性地利用电压不平衡补偿量计算模块计算的各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint对相应光伏逆变器进行电压不平衡补偿。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，

当电压不平衡补偿量计算模块计算的光伏逆变器的电压不平衡补偿量Unbalance_Setpoint≤电压不平衡检测模块所获取的相应光伏逆变器的电压不平衡度U^- _n/U⁺ _n时，电压不平衡补偿分配模块将Unbalance_Setpoint传输给相应光伏逆变器；

当Unbalance_Setpoint>U^- _n/U⁺ _n时，电压不平衡补偿分配模块将零值传输给相应光伏逆变器。

24.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，电压不平衡补偿量计算模块通过 $\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{Setpoint}=(\mathrm{Unbalance}\_\mathrm{set}-{U^{-}}_{\mathrm{all}}/{U^{+}}_{\mathrm{all}})\×(k_p+K_i\frac{1}{s})$ 计算各台光伏逆变器的电压不平衡补偿量，其中，Unbalance_set为不平衡度允许量设定值，k_p为比例项，

为积分项。

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