CN105071392A - 一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法 - Google Patents

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王武
张元敏
罗书克
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    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Abstract

本发明公开一种永磁同步风电系统谐波及其分析与抑制方法，该永磁同步风电系统由风力机、永磁同步发电机、背靠背全功率变流器、滤波器、变压器和电网接口组成，永磁同步发电机通过全功率变流器和电网进行交互，变流器通过滤波器和电网相连，LCL滤波器用于保证风电系统并网特性，该永磁直驱式同步风电系统中，变流器滤波器与电网间设置固有谐振点，当电网频率上升到谐振频率点，滤波电路发生谐振；当系统谐振过电压和过电流放大时，风电机组与电网解列，系统谐振峰值和剧烈程度与其品质因数相关。本发明有效抑制系统谐振过电压和过电流，实现风电系统安全稳定运行。

Description

一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法。
背景技术
风电由于清洁、无污染，成为最具开发前景的新能源之一。永磁同步风力发电系统采用直驱式结构，无需齿轮箱等传动机构，在转换效率、可靠性以及电网适应能力发明具有一定的优势，成为大容量风电机组的主流机型。然而，永磁同步风电系统采用大量电力电子设备构建变流器，电力电子设备的非线性会引起大量的谐波电流，对电网安全稳定运行造成一定的威胁。风电机组可能无法耐受电网电压谐波导致脱网运行。大容量永磁同步发电机组变流器滤波器与系统等效阻抗之间会存在固有谐振点，会导致风电系统和电网之间的谐波进一步恶化。有鉴于此，本专利提出一种永磁同步风电系统谐波分析和抑制方法，对风电场接入电网的谐波进行分析评估，结合谐波机理，给出一种虚拟变阻抗控制方法，有效抑制系统谐振过电压和过电流，实现风电系统安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法。
本专利提出一种永磁同步风电系统谐波分析和抑制方法，给出了永磁直驱式同步风电系统结构图，说明了风电系统中对应的谐振问题，给出了虚拟阻抗控制系统结构图，将虚拟阻抗控制策略和网侧电流谐波畸变率相结合，协调控制系统阻尼输出，有效抑制系统谐振过电压和过电流，实现风电系统安全稳定运行。
一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法，该永磁同步风电系统由风力机、永磁同步发电机、背靠背全功率变流器、滤波器、变压器和电网接口组成，永磁同步发电机通过全功率变流器和电网进行交互，变流器通过滤波器和电网相连，LCL滤波器用于保证风电系统并网特性，
该永磁直驱式同步风电系统中，变流器滤波器与电网间设置固有谐振点，当电网频率上升到谐振频率点，滤波电路发生谐振；当系统谐振过电压和过电流放大时，风电机组与电网解列，系统谐振峰值和剧烈程度与其品质因数相关。
永磁同步风电系统设置阻抗控制系统结构，该系统包含网侧变流器的控制结构，在阻抗控制系统结构中，其中Lg为滤波器网侧等效电感，Cf为滤波器滤波电容，L为滤波器桥臂输出侧电感，Rg为网侧串联电阻，通过检测电网电压、电流信号，并进行abc/dq坐标变换，经过微分器sCfRg得到两相旋转坐标系下dq轴的电流阻尼补偿量；外环采用电压环，将直流侧电压给定信号和实测直流电压相比较，偏差送入电压PI调节器，得到q轴的电流参考信号，d轴电流参考信号为0，和电流阻尼补偿量比较后，经dq/αβ变换，送入PWM控制器，产生网侧变流器驱动信号。
将阻抗控制策略和网侧电流谐波畸变率相结合，协调控制系统阻尼输出。
本专利提出一种永磁同步风电系统谐波分析和抑制方法，给出了永磁直驱式同步风电系统结构图，说明了风电系统中对应的谐振问题，给出了虚拟阻抗控制系统结构图，将虚拟阻抗控制策略和网侧电流谐波畸变率相结合，协调控制系统阻尼输出，有效抑制系统谐振过电压和过电流，实现风电系统安全稳定运行。
附图说明
图1永磁直驱式同步风电系统结构图；
图2虚拟阻抗控制系统结构图。
具体实施方式
为了使从事风电技术相关领域人员能更好地理解本发明方案，下面参照附图对本发明实施方式进行详细说明。
本发明的目的在于提供一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法。永磁直驱式同步风电系统如图1所示，系统由风力机、永磁同步发电机、背靠背全功率变流器、滤波器、变压器和电网接口等组成，永磁同步发电机通过全功率变流器和电网进行交互，变流器通过滤波器和电网相连，LCL滤波器保证风电系统并网特性，同时，变流器滤波器与电网间存在固有谐振点，一旦电网频率上升到谐振频率点，会和滤波电路发生谐振，甚至可能由于系统谐振过电压和过电流放大，导致风电机组与电网解列，系统谐振峰值和剧烈程度与其品质因数相关，通过选取合适的系统阻尼，可以消除或抑制系统谐振。
虚拟阻抗控制系统结构图如图2所示，Lg为滤波器网侧等效电感，Cf为滤波器滤波电容，L为滤波器桥臂输出侧电感，Rg为网侧串联电阻，通过检测电网电压、电流信号，并进行abc/dq坐标变换，经过微分器sCfRg得到两相旋转坐标系下dq轴的电流阻尼补偿量，和电压外环输出指令电流相叠加，送入电流PI调节器，系统的阻尼值越大，谐振幅值衰减越厉害，但会影响到低频传输特性，因此，在具体控制策略上，将虚拟阻抗控制策略和网侧电流谐波畸变率相结合，协调控制系统阻尼输出。
参见图1，本系统提供了一个永磁直驱式同步风电系统结构图，系统由风力机、永磁同步发电机、背靠背全功率变流器、滤波器、变压器和电网接口等组成，永磁同步发电机通过全功率变流器和电网进行交互，变流器通过滤波器和电网相连，LCL滤波器保证风电系统并网特性，该系统给出了永磁直驱式同步风电系统的组成结构。另一方面，该系统为了辅助说明风电系统中对应的谐振问题，变流器滤波器与电网间存在固有谐振点，一旦电网频率上升到谐振频率点，会和滤波电路发生谐振，甚至可能由于系统谐振过电压和过电流放大，导致风电机组与电网解列，系统谐振峰值和剧烈程度与其品质因数相关，通过选取合适的系统阻尼，可以消除或抑制系统谐振。
参见图2，本系统提供了虚拟阻抗控制系统结构图，该系统图给出了网侧变流器的控制结构，其中Lg为滤波器网侧等效电感，Cf为滤波器滤波电容，L为滤波器桥臂输出侧电感，Rg为网侧串联电阻，通过检测电网电压、电流信号，并进行abc/dq坐标变换，经过微分器sCfRg得到两相旋转坐标系下dq轴的电流阻尼补偿量。外环采用电压环，将直流侧电压给定信号和实测直流电压相比较，偏差送入电压PI调节器，得到q轴的电流参考信号，d轴电流参考信号为0，和电流阻尼补偿量比较后，经dq/αβ变换，送入PWM控制器，产生网侧变流器驱动信号。系统的阻尼值越大，谐振幅值衰减越厉害，但会影响到低频传输特性，因此，在具体控制策略上，将虚拟阻抗控制策略和网侧电流谐波畸变率相结合，协调控制系统阻尼输出。
本专利提出一种永磁同步风电系统谐波分析和抑制方法，给出了永磁直驱式同步风电系统结构图，说明了风电系统中对应的谐振问题，给出了虚拟阻抗控制系统结构图，将虚拟阻抗控制策略和网侧电流谐波畸变率相结合，协调控制系统阻尼输出，有效抑制系统谐振过电压和过电流，实现风电系统安全稳定运行。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本发明思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法，该永磁同步风电系统由风力机、永磁同步发电机、背靠背全功率变流器、滤波器、变压器和电网接口组成，永磁同步发电机通过全功率变流器和电网进行交互，变流器通过滤波器和电网相连，LCL滤波器用于保证风电系统并网特性，其特征在于：
该永磁直驱式同步风电系统中，变流器滤波器与电网间设置固有谐振点，当电网频率上升到谐振频率点，滤波电路发生谐振；当系统谐振过电压和过电流放大时，风电机组与电网解列，系统谐振峰值和剧烈程度与其品质因数相关。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法，其特征在于：永磁同步风电系统设置阻抗控制系统结构，该系统包含网侧变流器的控制结构，在阻抗控制系统结构中，其中Lg为滤波器网侧等效电感，Cf为滤波器滤波电容，L为滤波器桥臂输出侧电感，Rg为网侧串联电阻，通过检测电网电压、电流信号，并进行abc/dq坐标变换，经过微分器sCfRg得到两相旋转坐标系下dq轴的电流阻尼补偿量；外环采用电压环，将直流侧电压给定信号和实测直流电压相比较，偏差送入电压PI调节器，得到q轴的电流参考信号，d轴电流参考信号为0，和电流阻尼补偿量比较后，经dq/αβ变换，送入PWM控制器，产生网侧变流器驱动信号。
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步风电系统谐波分析与抑制方法，其特征在于：将阻抗控制策略和网侧电流谐波畸变率相结合，协调控制系统阻尼输出。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105406490A (zh) * 2015-12-03 2016-03-16 国电联合动力技术有限公司 一种风电机组及其低频谐振自适应电压型补偿系统和方法
CN110165710A (zh) * 2018-02-11 2019-08-23 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 防止发电机组发生谐振的方法、装置、设备及存储介质
CN112671010A (zh) * 2021-01-14 2021-04-16 国网陕西省电力公司电力科学研究院 基于虚拟阻抗的风机并网次同步振荡抑制及高频谐波抑制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102088191A (zh) * 2010-12-22 2011-06-08 阳光电源股份有限公司 一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法和系统
CN102437811A (zh) * 2011-09-26 2012-05-02 重庆大学 一种电网对称短路故障时含飞轮储能单元的永磁直驱风力发电系统低电压穿越控制方法
CN102946115A (zh) * 2012-10-22 2013-02-27 哈电通用风能（江苏）有限公司 基于lcl滤波器双定向坐标变换的三相pwm变换器控制方法
CN203747433U (zh) * 2013-12-26 2014-07-30 贵阳供电局 一种风力发电系统
CN104701846A (zh) * 2015-03-31 2015-06-10 许昌学院 一种永磁直驱式风电系统变流器谐波补偿控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102088191A (zh) * 2010-12-22 2011-06-08 阳光电源股份有限公司 一种全功率风机变流器低电压穿越的协同控制方法和系统
CN102437811A (zh) * 2011-09-26 2012-05-02 重庆大学 一种电网对称短路故障时含飞轮储能单元的永磁直驱风力发电系统低电压穿越控制方法
CN102946115A (zh) * 2012-10-22 2013-02-27 哈电通用风能（江苏）有限公司 基于lcl滤波器双定向坐标变换的三相pwm变换器控制方法
CN203747433U (zh) * 2013-12-26 2014-07-30 贵阳供电局 一种风力发电系统
CN104701846A (zh) * 2015-03-31 2015-06-10 许昌学院 一种永磁直驱式风电系统变流器谐波补偿控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
秦世耀等: "大容量永磁同步风电机组系统谐振与抑制策略", 《电力系统自动化》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105406490A (zh) * 2015-12-03 2016-03-16 国电联合动力技术有限公司 一种风电机组及其低频谐振自适应电压型补偿系统和方法
CN105406490B (zh) * 2015-12-03 2018-03-27 国电联合动力技术有限公司 一种风电机组及其低频谐振自适应电压型补偿系统和方法
CN110165710A (zh) * 2018-02-11 2019-08-23 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 防止发电机组发生谐振的方法、装置、设备及存储介质
CN112671010A (zh) * 2021-01-14 2021-04-16 国网陕西省电力公司电力科学研究院 基于虚拟阻抗的风机并网次同步振荡抑制及高频谐波抑制方法
CN112671010B (zh) * 2021-01-14 2023-05-30 国网陕西省电力公司电力科学研究院 基于虚拟阻抗的风机并网次同步振荡抑制及高频谐波抑制方法

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