CN109103887A - 一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法，所述方法为：结合转子侧变流器控制方式，采用单谐振调节器将谐波电流调节器的输出量作为谐波电压补偿量，参与机侧变流器的控制；解决了现有技术双馈风机当有较小的低次谐波网压时，定子侧会产生很高的谐波电流。时变的低次谐波成分也会造成转矩、输出功率、直流电压等量的低次脉动，影响变流器的控制等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于双馈风机控制领域；尤其涉及一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法。
背景技术
近年来，风能作为一种可再生能源得到了迅猛发展。其中双馈风力发电系统因其变流器的容量仅为发电机组的25％～30％，具有较好的经济性而被广泛应用于风场。随着发电机组数量及容量的增加，电网对于并网电能质量的要求也相应提高。根据电能质量公用电网谐波GB/T14549标准，明确规定奇次谐波电流含量在4％以下，THD要求在5％以下。
通常认为双馈风力发电系统运行在理想状态下，但实际运行中会有很多因素产生谐波。由电机的不对称以及变流器的调制造成的高次谐波，受硬件条件的制约和限制，虽无法完全抑制，但相比电网谐波对系统的影响可以忽略。但受双馈电机的结构特点所致，当有较小的低次谐波网压时，定子侧会产生很高的谐波电流。时变的低次谐波成分也会造成转矩、输出功率、直流电压等量的低次脉动，影响变流器的控制。
根据转子开路电压方程，当定子电压含有谐波时，转子也会感应出一定的谐波量。反映到转子侧的电压电流分别为定子侧的[(n-1)+s]/n倍。实际运行中，s介于±0.2之间，因此[(n-1)+s]/n近似等于1。所以，转子侧没有将定子侧谐波放大的效果。而双馈电机的自身阻抗较小，所以在定转子电流中也会形成很大的谐波电流，这对于变流器的控制和输出的电能质量都会造成很大的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法，以解决现有技术双馈风机当有较小的低次谐波网压时，定子侧会产生很高的谐波电流。时变的低次谐波成分也会造成转矩、输出功率、直流电压等量的低次脉动，影响变流器的控制等技术问题。
本发明具体采用以下技术方案：
一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法，所述方法为：结合转子侧变流器控制方式，采用单谐振调节器将谐波电流调节器的输出量作为谐波电压补偿量，参与机侧变流器的控制。
所述转子侧变流器控制包括二部分，第一部分为传统PI控制的转子电流环用来控制功率输出；第二部分为采用单谐振调节器的定子谐波电流环用来补偿谐波电流。
所述采用单谐振调节器的定子谐波电流环用来补偿谐波电流的方法为：将三相定子电流转换到基波旋转坐标系下，变换后基波成分成为直流量，特定次谐波成分均变换成一个特定次分量，再通过特定次的谐振调节器R调节后得到谐波电压指令，补偿到转子电压指令上共同参与变流器的控制。
本发明有益效果：
本发明在电网电压含有低次谐波电压的情况下，对转子侧变流器的控制，利用单谐振调节器对定子电流实时分解的方式，将特定次谐波电流的调节量作为谐波电压补偿量，参与转子侧变流器控制，实现了对定子侧低次谐波电流的抑制；解决了现有技术双馈风机当有较小的低次谐波网压时，定子侧会产生很高的谐波电流。时变的低次谐波成分也会造成转矩、输出功率、直流电压等量的低次脉动，影响变流器的控制等技术问题。
附图说明：
图1为具体实施方式90kW双馈发电系统示意图；
图2为具体实施方式中改进控制策略下的电压电流波形示意图。
具体实施方式
一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法，所述方法为：结合转子侧变流器控制方式，采用单谐振调节器将谐波电流调节器的输出量作为谐波电压补偿量，参与机侧变流器的控制。
所述转子侧变流器控制包括二部分，第一部分为传统PI控制的转子电流环用来控制功率输出；第二部分为采用单谐振调节器的定子谐波电流环用来补偿谐波电流。
所述采用单谐振调节器的定子谐波电流环用来补偿谐波电流的方法为：将三相定子电流转换到基波旋转坐标系下，变换后基波成分成为直流量，特定次谐波成分均变换成一个特定次分量，再通过特定次的谐振调节器R调节后得到谐波电压指令，补偿到转子电压指令上共同参与变流器的控制。
为了便于本领域技术人员进一步掌握技术方案，下面举例对本发明进行说明：
一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法，根据转子侧电压的表达式，通过分析表达式特点及转子侧变流器控制方式，采用单谐振调节器(Resonant，R)，将特定次谐波电流调节器的输出量作为谐波电压补偿量，参与机侧变流器的控制。它可以对特定次频率实现无差调节，谐波抑制简单易行，参数不敏感，
转子侧变流器的控制由两部分组成一个是传统PI控制的转子电流环用来控制功率输出；另一个则是单R调节器的定子谐波电流环用来补偿谐波电流。谐波电流环是将三相定子电流转换到基波旋转坐标系下参与控制。变换后基波成分成为直流量，而特征次谐波成分均变换成一个特定次分量。再通过特定次的谐振调节器R调节后得到谐波电压指令，补偿到转子电压指令上共同参与变流器的控制。
图1为90kW双馈发电系统示意图，图2为改进控制策略下的电压电流波形图。为了保证同样的频率响应，PI调节器参数改进前后一致，Kp＝1，Ki＝100。谐振调节器ω0＝300Hz，Kr＝20，ωc＝15。
当加入6次谐振调节器，从波形分析来看，t1时刻后采用改进后的控制策略起到了明显的效果，定子电流的谐波被有效地抑制，进而转子电流6倍频的脉动也有了改善。定子电流5次谐波含量由8.77％降至2.63％，7次谐波含量由18.28％降至2.75％。结果证明基于R谐振调节器的控制策略可以有效抑制电流的低次谐波。
Claims (3)
1.一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法，其特征在于：所述方法为：结合转子侧变流器控制方式，采用单谐振调节器将谐波电流调节器的输出量作为谐波电压补偿量，参与机侧变流器的控制。
2.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法，其特征在于：所述转子侧变流器控制包括二部分，第一部分为传统PI控制的转子电流环用来控制功率输出；第二部分为采用单谐振调节器的定子谐波电流环用来补偿谐波电流。
3.根据权利要求2所述的一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法，其特征在于：所述采用单谐振调节器的定子谐波电流环用来补偿谐波电流的方法为：将三相定子电流转换到基波旋转坐标系下，变换后基波成分成为直流量，特定次谐波成分均变换成一个特定次分量，再通过特定次的谐振调节器R调节后得到谐波电压指令，补偿到转子电压指令上共同参与变流器的控制。
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