CN111564997B - 转换器的谐波控制 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于确定操作参数参考的布置，该操作参数参考用于控制耦合到发电机的发电机侧转换器部分，该装置包括：至少一个算术元件，其被配置成通过从至少一个谐波电流参考中减去发电机输出电流来导出至少一个谐波电流误差；至少一个谐波电流控制器，其被配置成基于谐波电流误差来确定至少一个谐波参考电流偏差；另一算术元件，其被配置成通过从基本电流参考和至少一个谐波电流参考的和中减去发电机输出电流来导出基本电流误差；仍另一算术元件，其被配置成作为基本电流误差和谐波参考电流偏差的和来确定经修改的基本电流误差；基本电流控制器，其被适配成基于经修改的基本电流误差来确定操作参数参考。

Description

转换器的谐波控制
技术领域
本发明涉及一种用于确定操作参数参考的布置和方法，该操作参数参考用于控制耦合到（特别是风力涡轮机的）发电机的发电机侧转换器部分。另外，本发明涉及一种包括该布置的电能系统，并且进一步涉及一种包括该电能系统的风力涡轮机。特别地，本发明涉及一种意图改善在矢量控制驱动器中的谐波控制（即，风力涡轮机应用中使用的永磁同步发电机的控制）的性能的控制方法。
背景技术
为了控制噪声和振动以及提高系统效率，可能需要谐波控制，特别是在永磁发电机中。谐波控制可以特别地被应用于在传动系中不具有齿轮箱的直接驱动发电机。照惯例，可以在矢量控制驱动器中利用基本电流控制器和谐波电流控制器。
然而，矢量控制驱动器中基本电流控制器（FCC）和谐波电流控制器（HCC）的共存可能带来一些控制问题，诸如高的控制力（effort）、差的动态性能以及不稳定。
关于谐波电流控制，通惯例可以与基本电流控制器并联地添加附加的控制器，以向转换器驱动器提供最终控制电压。然而，良好的性能对于较低次谐波（例如：2f）是不可实现的，从而显示了非常慢的动态特性。当涡轮随着风的变化而经历速度和功率的变化时，这将对涡轮性能产生负面影响。
应当注意的是，在具有分段定子的大型发电机中，2f谐波的存在很普遍，并且当发电机以容错模式运行时，2f谐波的电平可以被显著增加。一种改善控制器的瞬态性能的常见尝试是来添加前馈路径，这基于机器模型确定了要实现给定电流参考的电压需求。对于谐波电流控制而言，此方法难以实现，因为需要准确了解许多取决于负载和转子方位的参数。仿真结果示出的是几乎无法实现改善。
因此，可能需要一种用于确定操作参数参考的布置和方法，以用于控制耦合到发电机的发电机侧转换器部分，其中，解决了上述问题中的至少一些问题，其中特别是实现了一种具有足够系统稳定性的简单解决方案。特别地，可能期望集中于快速控制低谐波频率的改善。
发明内容
可以由根据独立权利要求的主题来满足该需要。本发明的有利实施例由从属权利要求进行描述。
本发明的实施例特别地可以应用于矢量控制驱动器中的谐波控制，即，在例如风力涡轮机应用中使用的永磁同步发电机的控制。
根据本发明的实施例，提供了一种用于确定操作参数参考的布置，该操作参数参考用于控制耦合到（特别是风力涡轮机的）发电机的发电机侧转换器部分，该布置包括：至少一个算术元件，其被配置成通过从至少一个谐波电流参考中减去发电机输出电流来导出至少一个谐波电流误差；至少一个谐波电流控制器，其被配置成基于该谐波电流误差来确定至少一个谐波参考电流偏差；另一算术元件，其被配置成通过从基本电流参考和至少一个谐波电流参考的和中减去发电机输出电流来导出基本电流误差；仍另一算术元件，其被配置成作为基本电流误差和谐波参考电流偏差的和来确定经修改的基本电流误差；基本电流控制器，其被适配成基于经修改的基本电流误差来确定操作参数参考。
该布置可以是风力涡轮机控制器的部分，诸如以软件和/或硬件来实现的。该操作参数参考可以是发电机的操作参数的参考值。该操作参数可以至少部分地定义发电机的操作，例如关于其电输出、其机械或电旋转速度、所生成的转矩等等。特别地，该操作参数参考可以是可以被提供给（例如，AC-DC-AC转换器的）发电机侧转换器部分的电压参考，以用于实际地控制发电机侧转换器部分，特别是在已经根据该操作参数参考确定了脉冲宽度调制信号适合于被提供给转换器部分中的可控开关的门（gate）之后。
发电机的输出电流可能已被测量。基本电流参考以及还有至少一个谐波电流参考可以用多种方式来确定或定义。基本电流参考和谐波电流参考可以例如只是恒定的，或者可以通过查阅查找表等等来导出。在其他实施例中，基本电流参考和/或谐波电流参考可以取决于操作参数参考本身，可以取决于发电机输出电流，并且还可以取决于发电机侧转换器部分与电网侧转换器部分之间的DC链路的DC电压。
该转换器可以例如是或可以包括AC-DC-AC转换器，该AC-DC-AC转换器可以被配置成将由发电机提供的可变频率输出功率转换成DC链路处的基本DC功率，并且从DC功率转换成固定频率AC输出功率，例如频率为50 Hz或60 Hz。
该布置可以被配置成通过导出多个谐波电流误差（根据发电机电流和相应的谐波参考）并提供多个谐波电流控制器来控制（特别是同时控制）操作参数的基频的至少一个或两个或三个或四个或甚至更多个谐波。可以将所有相应的谐波参考电流偏差（如由相应的谐波电流控制器导出的）添加到基本电流误差，以导出经修改的基本电流误差，然后可以将经修改的基本电流误差提供给基本电流控制器。
可以考虑关于要控制的所有不同谐波的所有谐波电流参考，例如第二、第四、第六、第八和/或第十二谐波。对于要控制的每一个谐波，可以在该布置中包括对应的谐波电流控制器，该谐波电流控制器被配置成处理特定的谐波，诸如发电机的基本电频率的第二、第四、第六、第八或第十二谐波。
在该发电机输出电流（或电流误差）被从相应的谐波电流参考中减去之前，可以对该发电机输出电流（或电流误差）进行带通滤波（传过考虑中的谐波）。
一般而言，基本电流控制器（以及谐波电流控制器）可以包括PI控制器，这些PI控制器可以被配置成使得它们产生输出信号，当将这些输出信号被作为操作参数参考提供给转换器部分时，导致误差（即，分别为基本电流误差和谐波电流误差）的减少。由此，该控制可以特别地应用于基本电流控制器内的基本dq框架中，并且可以应用于相应的谐波电流控制器中的相应的谐波dq框架中。本发明的实施例支持对转换器发电机部分的相应控制，以便消除（一个或多个）不期望的谐波中的一个或多个，或者还可以使得能够在发电机的输出处实现特定电平的特定谐波，该电平可能不为零。由此，可以提供可以用简单的方式实现的有效控制以及可靠的稳定操作。
根据本发明的实施例，操作参数参考是用于控制发电机侧转换器部分的电压参考或功率参考或转速参考或转矩参考。由此，可以应用电压控制、功率控制、速度控制或转矩控制。因此，该布置可以支持常规的控制方法。
根据本发明的实施例，谐波电流参考包括：与发电机的基本电频率的N倍相对应的振荡，其中N是大于1的自然数，特别是2或4或6或8或12，其中谐波电流参考特别地不同于零。
可以基于发电机的转速并考虑极数和/或永磁体的数量来导出发电机的基本电频率。通过为每个要被控制的谐波提供相应的谐波电流控制器，该布置可以控制若干种不同的谐波。每一个谐波电流控制器可以接收相应的谐波电流参考与发电机输出电流的经滤波（例如，针对相应谐波的带通）版本之间的差作为输入。所有输出（即，针对不同谐波的谐波参考电流偏差）可以随后相加并被添加到基本电流误差，以得出经修改的基本电流误差。因此，可以提供灵活的控制。
根据本发明的实施例，在以发电机的基本电频率旋转的基本dq框架中给出操作参数参考和/或基本电流误差和/或谐波电流参考和/或谐波参考电流偏差。该基本dq框架以发电机的基本频率旋转。由此，可以用简单的方式实行对量进行处理。
根据本发明的实施例，基本电流控制器包括两个PI控制器，用以对基本dq框架中的经修改的基本电流误差的d分量和q分量中的每一个使用两个PI控制器中的一个PI控制器来确定操作参数参考。
谐波电流控制器可以由四个PI控制器组成，两个PI控制器用于正序谐波dq框架（向前以谐波频率旋转）（如已经提到的），并且另外两个用于负序谐波dq框架（向后以谐波频率旋转）。
（一个或多个）PI控制器均可以包括比例分支和积分分支，每个都接收相应的电流误差作为输入。对于基本dq框架中的d分量和q分量中的每一个，分别将两个分支的输出加在一起。由此，在根据本发明的实施例中，可以利用照惯例可用的控制器。
根据本发明的实施例，谐波电流控制器包括：变换模块，其被配置成将基本dq框架中的谐波电流误差变换到谐波dq框架中（例如，在两个分开的正方向和负方向上），该谐波dq框架以基本频率的相应倍数旋转；两个PI控制器被配置成接收谐波正序dq框架中的谐波电流误差的分量作为输入；两个其他PI控制器，其被配置成接收谐波负序dq框架中的谐波电流误差的分量作为输入；反向变换模块，其被配置成将该PI控制器的输出和其他PI控制器的输出反向变换到基本dq框架中；以及加法元件，以用于将PI控制器的经变换的输出与其他PI控制器的经变换的输出相加以获得谐波参考电流偏差。
谐波dq框架以与要控制的谐波相对应的基频的相应倍数旋转。在将谐波电流误差变换到谐波dq框架中之后，对应的误差可以基本上是DC值。由此，可以简化计算和控制。
根据本发明的实施例，该布置进一步包括：电速度估计器，其被配置并且被连接以基于发电机输出电流并且特别是进一步基于诸如参考电压之类的操作参数来估计发电机的电旋转速度和/或电角度。
因此，可能不需要测量机械速度/频率，由此简化了该方法。
根据本发明的实施例，基本电流控制器和/或谐波电流控制器接收由电速度估计器估计的电旋转速度（或频率）和/或电角度作为输入。可能需要电旋转速度和电角度来实行控制，并且特别是来实行到谐波dq框架中的变换。
根据本发明的实施例，该布置进一步包括：至少一个谐波电流参考计算模块，其被配置成基于至少一个电流参考输入来计算谐波电流参考；和/或基本电流参考计算模块，其被配置成基于电流参考输入中的至少一个来计算基本电流参考，其中，电流参考输入包括：操作参数参考（特别是电压参考），和/或发电机输出电流，和/或直流母线电压，和/或发电机的电频率，和/或发电机的电角度，和/或转矩，和/或加速度和/或声压。
参考计算模块是可选的，并且在其他实施例中可能是缺少的。当前参考可以仅仅是被提供给该布置的常数。取决于被控制的量（例如电压、功率、转矩），各个电流参考计算模块可以被不同地配置，特别是关于诸如查找表等等的配置。对于要控制的每个谐波，可以提供相应的谐波电流参考计算模块。
根据本发明的实施例，该布置进一步包括：dq-abc变换模块，其被配置成将基本dq框架中给出的操作参数参考变换到定子框架中；调制器，其被配置成基于定子框架中给出的操作参数参考来导出脉冲宽度调制信号，并且被连接以将脉冲宽度调制信号提供给发电机侧转换器部分中包括的可控开关的门。由此，支持了常规的脉冲宽度调制控制方法。
根据本发明的实施例，该布置进一步包括：abc-dq变换模块，其被配置成将定子框架中的发电机输出电流变换到基本dq框架中。由此，在将差提供给相应的谐波电流控制器和基本电流控制器之前，可以方便地从电流参考中减去发电机的输出电流。
根据本发明的实施例，提供了一种电能系统，其包括：发电机；转换器，其包括耦合到发电机的发电机侧转换器部分；以及根据在先实施例之一的布置。
该转换器可以进一步包括电网侧转换器部分，该电网侧转换器部分可以连接到公用电网，从电能系统向其输出电能。
另外，提供了一种包括电能系统的风力涡轮机，其可以包括风力涡轮机塔架、设置在风力涡轮机塔架顶部上的短舱（nacelle），其中，发电机和转换器以及还有该布置可以被布置在例如短舱内或风力涡轮机的另一个组件中。
应当理解的是，特征被单独地或以任何组合的形式公开、解释、提供或应用于用于确定用于控制发电机侧转换器部分的操作参数参考的布置，这些特征也可以被单独地或以任何组合的形式应用于用于确定根据本发明的实施例的用于控制发电机侧转换器部分的操作参数参考的方法，反之亦然。
根据本发明的实施例，提供了一种用于确定操作参数参考的方法，该操作参数参考用于控制耦合到（特别是风力涡轮机的）发电机的发电机侧转换器部分，该方法包括：通过从至少一个谐波电流参考中减去发电机输出电流来导出至少一个谐波电流误差；基于至少一个谐波电流误差，确定至少一个谐波参考电流偏差；通过从基本电流参考和至少一个谐波电流参考的和中减去发电机输出电流来导出基本电流误差；作为基本电流误差和谐波参考电流偏差的和来确定经修改的基本电流误差；基于经修改的基本电流误差来确定操作参数参考。
另外，提供了一种用于控制耦合到发电机的发电机侧转换器部分的方法，该方法包括：实行根据在前实施例的用于确定操作参数参考的方法，并且基于该操作参数参考来控制耦合到发电机的发电机侧转换器部分。
现在将参照附图描述本发明的实施例。本发明并不限于所说明或描述的实施例。
本发明的以上所限定的方面和另外的方面根据在下文中将要描述的实施例的示例是显而易见的，并且参照实施例的示例进行解释。在下文中将参照实施例的示例更详细地描述本发明，但本发明不限于这些实施例的示例。
附图说明
图1示意性地图示了根据本发明的实施例的风力涡轮机，其包括根据本发明的实施例的布置；
图2示意性地图示了根据本发明实施例的布置的框图，该装置被包括在根据本发明实施例的电能系统中；
图3、图4图示了说明本发明的实施例中所考虑的控制性能的曲线图；以及
图5、图6图示了说明常规系统的控制性能的曲线图。
具体实施方式
附图中的图示采用示意性的形式。注意到的是，在不同的附图中，向类似或相同的元件提供相同的附图标记或仅在第一个数字中与对应的附图标记不同的附图标记。
图1中示意性图示的风力涡轮机100包括毂101，在毂101处连接了多个转子叶片103。该毂与主轴105连接，该主轴105机械地连接到（可选的）齿轮箱（gearbox）107。也机械地耦合到齿轮箱107的次级轴109驱动发电机111，该发电机111具有未图示的定子，该定子具有一个或多个绕线组（特别是两个绕线组），并且具有转子，该转子的永磁体连接到该次级轴109。当次级轴109和转子与发电机111中包括的永磁体一起旋转时，电能由发电机111生成，并且由三相功率流113、115、117输出。由于包括转子叶片103的毂101的旋转的可变旋转速度，该功率流是变频功率流。
因此，风力涡轮机100包括：AC-DC-AC转换器119，其包括发电机侧转换器部分121、DC链路123和电网侧转换器部分125。发电机侧转换器部分121被特别地配置为AC-DC转换器，并且电网侧转换器部分125被配置为DC-AC转换器部分。通过使用脉冲宽度调制信号控制多个可控开关来实现部分121、125中的转换，该脉冲宽度调制信号是基于从风力涡轮机控制器129提供的操作参数参考127而导出的，该风力涡轮机控制器129可以包括根据本发明的实施例的用于确定操作参数参考的布置，该操作参数参考用于控制发电机侧转换器部分，并且将在下面参照图2更详细地对其进行描述。
发电机侧转换器部分121将变频输出功率113、115、117在直流母线123处转换成基本直流输出功率，并且然后通过电网侧转换器部分125将其转换成固定频率输出功率129、131、133。将输出功率提供给（可选的）变压器135，该变压器135在将输出功率提供给公用电网137之前将输出电压变换成更高的电压。风力涡轮机100包括根据本发明的实施例的电能系统140。为了进行控制，转换器119接收控制信号127，该控制信号127包括来自布置129的操作参数参考。
图2示意性地图示了根据本发明的实施例的电能系统240，其包括根据本发明的实施例的布置229（其可以表示图1中的布置129），以用于确定用于控制耦合到发电机211的发电机侧转换器部分221的操作参数参考。
由此，布置229包括：至少一个谐波电流参考计算模块241，其被配置成基于至少一个电流参考输入245（例如，电压参考v*dq）、发电机输出电流idq和直流母线电压Vdc来计算谐波电流参考243（i*dqh）。
另外，布置229包括：基本电流参考计算模块247，其被配置成基于电流参考输入245中的至少一个来计算基本电流参考249（i*dqf）。替换地，可以提供其他输入245。另外，电流参考计算模块241和247接收发电机的电频率ωe和电气方位Θe，和/或可以可选地接收针对转矩和/或加速度和/或声压的输入242。当例如旨在达到转矩脉动的闭环控制时，输入242可以是相关的。
布置229进一步包括：算术元件251，其被配置成通过从基本电流参考249和至少一个谐波电流参考243的和中减去（未滤波的）发电机输出电流253（idq）来导出基本电流误差252。
另外，该布置包括：基本电流控制器254，其被适配成基于如下所述所导出的经修改的基本电流误差255来确定操作参数参考262（在这种情况下为电压参考v*dq）。
布置229进一步包括：至少一个其他算术元件256，其被配置成通过从至少一个谐波电流参考243中减去发电机输出电流253来导出至少一个谐波电流误差257。
布置229进一步包括：至少一个谐波电流控制器259，其被配置成基于谐波电流误差257来确定至少一个谐波参考电流偏差260（Δi*dqh）。
另外，仍另一算术元件261被配置成作为基本电流误差252和谐波参考电流偏差260的和来确定经修改的基本电流误差255。
如果布置229要控制多于一个谐波，则该布置包括用于不同谐波的另外的（一个或多个）谐波电流参考计算模块和（一个或多个）谐波电流控制器。然后，作为基本电流误差252和所有谐波参考电流偏差的和来导出经修改的基本电流误差255，作为来自所有谐波电流控制器的输出。
在图示的实施例中，操作参数参考262涉及电压参考。在其他实施例中，可以在布置229内导出功率参考、转速参考或转矩参考。
如从图2中图示的方法方案或方框方案中使用的下标可以获得的，电量通常以dq框架的分量给出，该dq框架以发电机的基本电频率旋转。基本电流控制器254（以及每个谐波电流控制器259）包括：用于d分量和q分量的两个PI控制器263c、263d（在其他实施例中为四个PI控制器）。（每个）谐波电流控制器259包括四个PI控制器263a、263b、263e、263f。
在实施例中，基本电流控制器和/或谐波电流控制器两者都可以具有多达四个PI控制器，两个用于+dq（正序），并且两个用于-dq（负序）。另外，谐波电流控制器包括带通滤波器258（用于滤出不期望的频率）和变换模块264，该变换模块264被配置成将在基本dq框架中给出的（经滤波的）谐波电流误差257'变换到谐波dq框架中，并将经变换的信号提供给用于d分量和q分量的两个PI控制器263a、263b（在其他实施例中为四个，用于dq+序列的两个和用于dq序列的两个）。
分别用于谐波电流控制器和基本电流控制器的PI控制器263a、263b、263c、263d、263e、263f可以具有相同的结构，但是它们的参数设置通常可以不同。
谐波电流控制器259进一步包括：反变换模块265，其被配置成将PI控制器263a、263b的输出以及其他PI控制器263e、263f的输出反变换到基本dq框架中，并将所有经变换的信号加在一起，以便确定谐波参考电流偏差260，Δi*dqh。
布置229进一步包括：电速度估计器266，其被配置并且被连接以估计发电机211的电旋转速度ωe和/或电角度Θe，该估计基于发电机输出电流iabc（253）并且进一步基于基本操作参数参考255（v*dq）。而且，基本电流控制器254和谐波电流控制器259二者都接收电旋转速度ωe和电角度Θe作为输入，如电速度估计器266所估计的。
布置229进一步包括：dq-abc变换模块267，其被配置成将在基本dq框架中给出的操作参数参考262变换到定子框架中，即，变换成量v*abc。另外，提供了调制器268，用于基于操作参数参考v*abc或基于另一框架中的操作参数参考（诸如，在dq框架中为262（v*dq））来导出脉冲宽度调制信号227。调制器268被连接以将脉冲宽度调制信号227提供给发电机侧转换器部分221中包括的可控开关的门。
布置229进一步包括：abc-dq变换模块269，其被配置成将定子框架中的发电机输出电流iabc变换到基本dq框架中作为信号253（idq）。
电能系统240可以例如被包括在如图1中图示的风力涡轮机100中作为能源系统140。
布置229被适配成实行根据本发明的实施例的用于确定用于控制发电机侧转换器部分的操作参数参考的方法。
根据本发明的实施例的方法和布置能够被应用于单谐波电流控制器回路和多谐波电流控制器回路两者，即，多个电流谐波阶次的控制。
因此，谐波参考电流可以被表达为I*dqh=I*dqh1+I*dqh2+…+I*dqhn，其中h1到hn代表关注的谐波阶次（通常为第二、第四、第六、第八和第十二个谐波）。因此，谐波电流控制器框可以由各个参考框架中的多个控制回路组成，出于清楚的缘故，在图2中没有明确示出该谐波电流控制器框。
如由基本电流参考计算模块247导出的基本电流参考通常可以借助于控制器或查找表来计算，一些示例可以是速度、功率、转矩、磁通和电压控制器，以及每安培的最大转矩方法。这样的控制器可以提供i*dqf，其在稳态操作期间通常是DC信号。
谐波电流参考计算模块241可以针对以给定量（转矩、功率、电压、磁通、声压、加速度）控制谐波电平，并且其输出可以是以给定频率变化的正弦信号或者是具有不同频率的正弦信号（idqh）的组合。它可以由各种各样的控制器（PI、搜索算法等）和/或LUT（即，查找表）组成。
基本电流控制器254可以由正同步参考系中的两个PI控制器和去耦前馈项组成。可选地，也可以包括一对负序电流控制器，出于简单的缘故没有示出其实现细节。
谐波电流控制器259可以借助于谐波参考系中的PI控制器、基本参考系中的比例谐振控制器或任何其他合适的方法来实现。
abc框架与同步dq框架之间的变换（即，模块267）可以应用众所周知的逆派克变换，并且模块269可以应用派克变换。
电压调制器268可以使用abc框架中的参考电压来生成脉冲宽度调制图案或信号。然后，该脉冲宽度调制信号可以被用来控制发电机侧转换器221中的功率电子开关（诸如IGBT）。
速度观测器266通常可以是或可以包括基于反电动势的观测器，从而允许估计转子方位和速度。
带通滤波器258可以针对要被控制的或是关注的特定谐波频率进行调谐。滤波器可以被用来从所测量的电流和基本参考电压中衰减/去除不期望的谐波，例如是自适应陷波滤波器。带通滤波器258专用于所考虑的谐波，以便衰减与所考虑的谐波不同的频率分量。
根据本发明的实施例，提议要修改控制结构，以便使谐波电流控制器（HCC）与基本电流控制器（FCC）串联（参见图2），而不是HCC与FCC并联。在保持所有核心控制策略的实现方式不变，并且保持基本控制的已验证参数被保留的同时，这种改变是可能的。与HCC的并行实现方式不同，串联HCC生成附加的谐波电流参考，而不是电压参考。当FCC试图控制基本同步参考框架中的给定谐波时，这一点起作用以补偿由FCC引入的延迟和/或衰减。在串联HCC控制方案中，HCC和FCC控制器一起工作，并且像在并行HCC方法中那样，它们之间可能产生负面相互作用的风险被最小化。
结果，将改善参考跟踪和干扰抑制两个方面的动态性能，并且附加地将降低HCC的控制力。此外，串联HCC生成dq电流，该电流与dq电压相反而被去耦，从而有助于在无需去耦环路的情况下进一步改善瞬态性能。
串联HCC的频域分析示出，闭环极点在左半平面中更负面地（negatively）偏移。这不仅将提高控制稳定性裕度，而且还改善了谐波控制的动态性能，即，更好的参考跟踪和干扰抑制。
如图3和图4所示，在时域中评估了根据本发明的实施例的瞬态性能（示出了相应误差的d和q分量的曲线），可以将其与图5和图6所示的根据常规并行架构的性能进行比较。由此，横坐标70表示时间，而纵坐标72在图3、5中表示P控制中的误差，并且在图4、6中表示N控制中的误差。
示出了在t=4s处引入的阶跃响应的时域仿真结果，正序和负序（2f控制）的控制器输入误差：图5、6示出了具有安定时间为4 s的并联HCC的结果；图3、4示出了具有安定时间为0.8 s的串联HCC的结果。
如从图3至图5可以获得的，当根据本发明的实施例的并联HCC被串联HCC控制代替时，实现了误差的安定时间从4 s到0.8 s的急剧减少。
应当注意到，术语“包括”并不排除其他的元件或步骤，并且“一”或“一个”并不排除复数。而且，与不同的实施例相关联地描述的元件可以被组合。还应当注意到，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (20)

1.一种用于确定操作参数参考（262）的装置（229），所述操作参数参考用于控制耦合到发电机（211）的发电机侧转换器（221）部分，所述装置包括：
至少一个算术元件（256），其被配置成通过从至少一个谐波电流参考（243）中减去发电机输出电流（253）来导出至少一个谐波电流误差（257）；
至少一个谐波电流控制器（259），其被配置成基于所述谐波电流误差（257）来确定至少一个谐波参考电流偏差（260，Δi*dqh）；
另一算术元件（251），其被配置成通过从基波电流参考（249）和至少一个谐波电流参考（243）的和中减去所述发电机输出电流（253）来导出基波电流误差（252）；
仍另一算术元件（261），其被配置成作为所述基波电流误差（252）和所述谐波参考电流偏差（260，Δi*dqh）的和来确定经修改的基波电流误差（255）；
基波电流控制器（254），其被适配成基于所述经修改的基波电流误差（255）来确定所述操作参数参考（v*dq，262）。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述操作参数参考（262）是用于控制所述发电机侧转换器部分的电压参考（v*dq）。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中，所述谐波电流参考（243）包括与所述发电机的基波电频率的N倍相对应的振荡，其中，N是大于1的自然数，其中，所述谐波电流参考（243）不同于零。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，N是2或4或6或8或12。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述操作参数参考（v*dq，262）在以所述发电机的基波电频率旋转的基波dq框架中给出。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述基波电流控制器（254）包括两个第一PI控制器（263c，263d），用以针对基波dq框架中的经修改的基波电流误差（255）的d分量和q分量中的每一个使用所述两个第一PI控制器中的一个PI控制器来确定所述操作参数参考。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述谐波电流控制器（259）包括：
变换模块（264），其被配置成将所述基波dq框架中的谐波电流误差变换到谐波dq框架中，所述谐波dq框架以基频的相应倍数旋转；
两个第二PI控制器（263a，263b），其被配置成接收谐波正序dq框架中的谐波电流误差的分量作为输入；
两个第三PI控制器（263e，263f），其被配置成接收谐波负序dq框架中的谐波电流误差的分量作为输入；
反向变换模块（265），其被配置成将所述第二PI控制器（263a，263b）的输出和所述第三PI控制器（263e，263f）的输出反向变换到基波dq框架中；以及
加法元件，以用于将所述第二PI控制器（263a，263b）的经变换的输出与所述第三PI控制器（263e，263f）的经变换的输出相加，以获得所述谐波参考电流偏差（260，Δi*dqh）。
8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：电速度估计器（266），其被配置并且被连接以基于发电机输出电流（253）估计所述发电机（211）的电旋转速度（ωe）和/或电角度（θe）。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，还基于所述操作参数参考（v*dq，262）来估计所述发电机（211）的电旋转速度（ωe）和/或电角度（θe）。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述基波电流控制器（254）和/或所述谐波电流控制器（259）接收由所述电速度估计器（266）估计的电旋转速度和/或电角度作为输入。
11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
至少一个谐波电流参考计算模块（241），其被配置成基于至少一个电流参考输入（245）来计算所述谐波电流参考（243）；和/或
基波电流参考计算模块（247），其被配置成基于所述电流参考输入（245）中的至少一个来计算所述基波电流参考（249），
其中所述电流参考输入包括：
所述操作参数参考（262），和/或
所述发电机输出电流（idq），和/或
直流母线电压（Vdc），和/或
所述发电机的电频率，和/或
所述发电机的电角度，和/或
转矩，和/或
加速度和/或
声压。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述操作参数参考（262）是电压参考（v*dq）。
13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
dq-abc-变换模块（267），其被配置成将基波dq框架中给出的操作参数参考（262，v*dq）变换到定子框架中；
调制器（268），其被配置成基于所述定子框架中给出的操作参数参考来导出脉冲宽度调制信号（227），并且被连接以将所述脉冲宽度调制信号提供给所述发电机侧转换器部分（221）中包括的可控开关的门。
14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括：
abc-dq变换模块（269），其被配置成将所述定子框架中的发电机输出电流变换到所述基波dq框架中。
15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述发电机是风力涡轮机（100）的发电机。
16.一种电能系统（140、240），包括：
发电机（111、211）；
转换器（119），其包括耦合到所述发电机的发电机侧转换器部分（121、221）；以及
根据前述权利要求之一所述的装置（129，229）。
17.一种风力涡轮机（100），包括根据权利要求16所述的电能系统（140）。
18.一种用于确定操作参数参考（262）的方法，所述操作参数参考用于控制耦合到发电机（211）发电机侧转换器部分（221），所述方法包括：
通过从至少一个谐波电流参考（243）中减去发电机输出电流（253）来导出至少一个谐波电流误差（257）；
基于所述至少一个谐波电流误差（257）来确定至少一个谐波参考电流偏差（260，Δi*dqh）；
通过从基波电流参考（249）和所述至少一个谐波电流参考（243）的和中减去所述发电机输出电流（253）来导出基波电流误差（252）；
作为所述基波电流误差（252）和所述谐波参考电流偏差（260，Δi*dqh）的和来确定经修改的基波电流误差（255）；
基于经修改的基波电流误差（255）来确定所述操作参数参考（261，v*dq）。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述发电机为风力涡轮机（100）。
20.用于控制耦合到发电机（211）的发电机侧转换器部分（221）的方法，包括：实行根据权利要求18或权利要求19所述的用于确定操作参数参考（262）的方法，以及
基于所述操作参数参考（262）来控制耦合到发电机的发电机侧转换器部分（121、221）。
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