双馈感应风电系统抑制总有功功率波动的方法及系统

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN201310121475.1 

申 请 日：20130409 

发 明 人：何国军姚骏陈涛黄淼付昂文一宇张友强蒋昆 

申 请 人：国家电网公司重庆市电力公司电力科学研究院重庆大学 

申请人地址：100031 北京市西城区西长安街86号 

公 开 日：20150826 

公 开 号：CN103219735B 

代 理 人：王宝筠 

代理机构：北京集佳知识产权代理有限公司 11227 

摘　　要：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。 

主 权 项：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u_ga、u_gb和u_gc，以及所述双馈感应发电机定子电压的三相电压信号u_sa、u_sb和u_sc；对所述u_ga，u_gb和u_gc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u_sa，u_sb和u_sc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U_dc；根据所述和U_dc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u_ga，u_gb和u_gc依次进行坐标变换、滤波，得到所述和的具体方法为：对所述u_ga，u_gb和u_gc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e_α和β轴分量e_β；对所述e_α和e_β进行第二坐标变换，并对所述e_α和e_β的第二坐标变换结果进行滤波，得到所述和所述对所述u_sa，u_sb，u_sc依次进行坐标变换、滤波，得到所述和的具体方法为：对所述u_sa，u_sb，u_sc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e_sα和β轴分量e_sβ；对所述e_sα和e_sβ进行第二坐标变换，并对所述e_sα和e_sβ的第二坐标变换结果进行滤波，得到所述和对所述e_sα和e_sβ进行第三坐标变换，并对所述e_sα和e_sβ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e_α和e_β进行第三坐标变换，并对所述e_α和e_β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i_ga、i_gb和i_gc，以及所述双馈感应发电机定子的三相电流信号i_sa、i_sb和i_sc；对所述i_ga、i_gb和i_gc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i_sa、i_sb和i_sc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U_dc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：$P_{g\_\mathrm{av}}^{*}=(K_{\mathrm{pu}}+K_{\mathrm{iu}}/s)(U_{\mathrm{dc}}^{*}-U_{\mathrm{dc}})·U_{\mathrm{dc}}^{*};$其中，K_pu为直流侧电压PI调节器的比例系数，K_iu为所述直流侧电压PI调节器的积分系数；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：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{gd}+}^{+*}\\ i_{\mathrm{gq}+}^{+*}\\ i_{\mathrm{gd}}^{-*}\\ i_{\mathrm{gq}-}^{-*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\frac{u_{\mathrm{gd}+}^{+}·P_{g\_\mathrm{av}}^{*}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}-\frac{u_{\mathrm{gd}-}^{-}·P_{s\mathrm{eries}\_\cos 2}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}-\frac{u_{\mathrm{gq}-}^{-}·P_{\mathrm{series}\_\sin 2}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}\\ -\frac{u_{\mathrm{gd}+}^{+}·Q_{g\_\mathrm{av}}^{*}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2+{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}+\frac{u_{\mathrm{gq}-}^{-}·P_{\mathrm{series}\_\cos 2}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2+{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}-\frac{u_{\mathrm{gd}-}^{-}·P_{\mathrm{series}\_\sin 2}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2+{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}\\ \frac{k_1·P_{\mathrm{series}\_\cos 2}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^4-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^4}+\frac{k_2·P_{\mathrm{series}\_\sin 2}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^4-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^4}-\frac{u_{\mathrm{gd}-}^{-}·P_{g\_\mathrm{av}}^{*}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}+\frac{u_{\mathrm{gq}-}^{-}·Q_{g\_\mathrm{av}}^{*}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2+{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}\\ \frac{k_2·P_{\mathrm{series}\_\cos 2}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^4-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^4}+\frac{k_3·P_{\mathrm{series}\_\sin 2}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^4-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^4}-\frac{u_{\mathrm{gq}-}^{-}·P_{g\_\mathrm{av}}^{*}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2-{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}-\frac{u_{\mathrm{gd}-}^{-}·Q_{g\_\mathrm{av}}^{*}}{{\left(u_{g+}^{+}\right)}^2+{\left(u_{g-}^{-}\right)}^2}\end{array}\right];$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，P_{series_cos?2}为所述发电机有功功率的二倍频余弦波动分量，P_{series_sin?2}为所述发电机有功功率的二倍频正弦波动分量，为并联网侧变换器平均无功功率给定值，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，$\begin{array}{c}{u}_{g+}^{+}=u_{\mathrm{gd}+}^{+}\\ {\left(u_{g-}^{-}\right)}^2={\left(u_{\mathrm{gd}-}^{-}\right)}^2+{\left(u_{\mathrm{gq}-}^{-}\right)}^2\\ P_{\mathrm{series}\_\cos 2}={-u}_{\mathrm{gd}-}^{-}·i_{\mathrm{sd}+}^{+}-u_{\mathrm{gq}-}^{-}·i_{\mathrm{sq}+}^{+}\\ P_{\mathrm{series}\_\sin 2}={-u}_{\mathrm{gq}-}^{-}·i_{\mathrm{sd}+}^{+}+u_{\mathrm{gd}-}^{-}·i_{\mathrm{sq}+}^{+}\\ k_1={\left(u_{\mathrm{gd}+}^{+}\right)}^3-u_{\mathrm{gd}+}^{+}·{\left(u_{\mathrm{gq}-}^{-}\right)}^2+u_{\mathrm{gd}+}^{+}·{\left(u_{\mathrm{gd}-}^{-}\right)}^2\\ k_2={2u}_{\mathrm{gd}+}^{+}·u_{\mathrm{gd}-}^{-}·u_{\mathrm{gq}-}^{-}\\ k_3={\left(u_{\mathrm{gd}+}^{+}\right)}^3-u_{\mathrm{gd}+}^{+}·{\left(u_{\mathrm{gd}}^{-}\right)}^2+u_{\mathrm{gd}+}^{+}·{\left(u_{\mathrm{gq}-}^{-}\right)}^2\end{array};$利用公式$\left\{\begin{array}{c}{u}_{d+}^{+}=-(K_{p3}+K_{i3}/s)(i_{\mathrm{gd}+}^{+*}-i_{\mathrm{gd}+}^{+})+{\mathrm{\omega L}}_g{i}_{\mathrm{gq}+}^{+}+u_{\mathrm{gd}+}^{+}\\ u_{q+}^{+}=-(K_{p3}+K_{i3}/s)(i_{\mathrm{gq}+}^{+*}-i_{\mathrm{gq}+}^{+})-{\mathrm{\omega L}}_g{i}_{\mathrm{gd}+}^{+}\end{array}\right.,$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，K_p3为所述第三PI调节器的比例系数，K_i3为所述第三PI调节器的积分系数，ω为同步电角速度，L_g为所述并联网侧变换器的进线电抗器电感；利用公式$\left\{\begin{array}{c}{u}_{d-}^{-}=-(K_{p4}+K_{i4}/s)(i_{\mathrm{gd}-}^{-}-i_{\mathrm{gd}-}^{-}){-\mathrm{\omega L}}_g{i}_{\mathrm{gq}-}^{-}+u_{\mathrm{gq}-}^{-}\\ u_{q-}^{-}=-(K_{p4}+K_{i4}/s)(i_{\mathrm{gq}-}^{-*}-i_{\mathrm{gq}-}^{-})+{\mathrm{\omega L}}_g{i}_{\mathrm{gd}-}^{-}+u_{\mathrm{gq}-}^{-}\end{array}\right.,$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，K_p4为所述第四PI调节器的比例系数，K_i4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u_α+和β轴分量u_β+；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u_α?和β轴分量u_β?；根据所述u_α+、u_β+、u_α?、u_β?和U_dc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。 

关 键 词： 

法律状态：生效 

IPC专利分类号：H02J3/24(2006.01)I