專利名稱：雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的一種去磁控制方法
雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的一種去磁控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源(風(fēng)力發(fā)電)研究領(lǐng)域，特別涉及雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)故障及恢復(fù)期間定子直流磁鏈的去磁控制方法。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)70年代以來，能源與環(huán)保逐漸成為世界主流關(guān)注的焦點之一。隨著能源消耗的不斷增加及其傳統(tǒng)能源的不斷減少，新能源的發(fā)展引起了全社會的廣泛關(guān)注及推動，其中風(fēng)力發(fā)電因為便于大規(guī)模利用和較低的成本近年來獲得了迅猛的發(fā)展。雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于其可變速運行、有功無功可單獨控制及低變流器容量的諸多優(yōu)點成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的主流選擇。然而因為雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的定子直接連接到電網(wǎng)，該種類風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)故障十分敏感。電網(wǎng)故障引起的電網(wǎng)電壓跌落及恢復(fù)會在電子磁鏈中產(chǎn)生出直流分量， 該定子直流磁鏈因為高速切割轉(zhuǎn)子從而在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生巨大的感應(yīng)電動勢，導(dǎo)致機側(cè)變流器過調(diào)制。如果機側(cè)變流器不能補償感應(yīng)出來的高電壓，直流磁鏈感應(yīng)出來的高電動勢會在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生大電流，從而損毀機側(cè)變流器，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)脫離。除此之外，直流磁鏈還會向電網(wǎng)注入諧波、弓丨入機側(cè)變流器高損耗和電機電磁轉(zhuǎn)矩振蕩，因此我們期望加速直流磁鏈的衰減。通過文獻檢索發(fā)現(xiàn)，針對直流磁鏈的衰減，研究人員通過對機側(cè)變流器施加去磁控制給出了解決方案向轉(zhuǎn)子回路中注入與定子直流磁鏈空間矢量反向的轉(zhuǎn)子電流。然而定子磁鏈不能夠直接檢測，傳統(tǒng)的解決方案中所需的定子磁鏈?zhǔn)峭ㄟ^定子電動勢和定子電流觀測出來的，這個磁鏈觀測的過程又需要知道定子電阻的阻值。因為定子電阻的阻值沒有方法直接測量，而且會隨著系統(tǒng)的工況變化，所以傳統(tǒng)的去磁控制對系統(tǒng)參數(shù)依賴性很大。以下給出檢索的相關(guān)文獻[1]D. Xiang, L. Ran, P. J. Tavner, and S. Yang, "Control of a doubly fed induction generator in a wind turbine during grid fault ride-through,” IEEE Trans. Energy Convers. , vol. 21, no. 3, pp. 652-662, Sep. 2006.[2] J. Lopez, P. Sanchis, E. Gubia, A. Ursua, L. Marroyo, and X. Roboam, “Control of doubly fed induction generator under symmetrical voltage dips,"in Proc. Int. Symp.Ind. Electron.，Cambridge, U. K,pp.2456—2462，Jul.2008.[3] J. Lopez, E. Guba, P. Sanchis, E. Olea, J. Ruiz, and L. Marroyo, "Ride through of wind turbines with doubly fed induction generator under symmetrical voltage dips,，，IEEE Trans. Ind. Electron.，vol. 56，no. 10，pp. 4246—4254，Oct. 2009.
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有理論與技術(shù)上存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提出一種無需系統(tǒng)參數(shù)的去磁控制控制方法。該控制方法可在不知雙饋電機定子電阻阻值的條件下施加 去磁控制，有效地減小定子直流磁鏈的衰減時間常數(shù)，增大衰減速度，以確保雙饋電機在故 障期間具有良好的響應(yīng)，并擺脫對系統(tǒng)參數(shù)的依賴性。 〔0010〕 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
〔0011〕 雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的一種去磁控制方法，包括以下步驟 〔0012〕 步驟一，檢測三相定子電流133、、和13。，將檢測得到的三相定子電流133、1⑶和
13。進行濾波、變換或者變換、濾波得到去磁控制所選取坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子去磁電流指令。和
一打‘
〔0013〕 步驟二，檢測三相轉(zhuǎn)子電流1”、、和對檢測得到的三相轉(zhuǎn)子電流‘、、禾口仁。
進行濾波、變換或者變換、濾波得到在去磁控制所選取坐標(biāo)系下實際轉(zhuǎn)子去磁電流1⑷—。和
1 ^
丄 1(11—11，
〔0014〕 步驟三，將選取的坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子去磁電流指令&和[―。與實際轉(zhuǎn)子去磁電流 “I。和。做差后送入調(diào)節(jié)器，得到轉(zhuǎn)子去磁電壓指令‘ 和〃；」； 〔0015〕 步驟四，將去磁控制所選取坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電壓去磁指令 ^。和義做反變換得 到轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電壓去磁指令 12 ？2、"―“和 ^―“，計算公式如下
權(quán)利要求
1.雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的一種去磁控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，檢測三相定子電流isa、isb和is。，將檢測得到的三相定子電流isa、 濾波、變換或者變換、濾波得到去磁控制所選取坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子去磁電流指令C 步驟二，檢測三相轉(zhuǎn)子電流Lfiri^P i,。，對檢測得到的三相轉(zhuǎn)子電流iM、 濾波、變換或者變換、濾波得到在去磁控制所選取坐標(biāo)系下實際轉(zhuǎn)子去磁電窮步驟三，將選取的坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子去磁電流指令。和與實際轉(zhuǎn)子, 和irqLn做差后送入調(diào)節(jié)器，得到轉(zhuǎn)子去磁電壓指令 ；步驟四，將去磁控制所選取坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電壓去磁指令和Μ;— 做, 子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電壓去磁指令 12— 、 和; ，計算公式如
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的一種去磁控制方法，其特征在于，轉(zhuǎn)子去磁電流指令在空間上與定子直流分量反向且成比例，比例系數(shù)為-κ ； 其中K為正的比例系數(shù)，取值范圍為0 < K ft，其中Ls為定子電感，Lffl為互感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的一種去磁控制方法， 其特征在于，步驟一中進行濾波、變換的具體步驟為將檢測得到的三相定子電流isa、isb和is。濾波得出直流分量isa—d。、isb—d。和is?！猟。，則靜止坐標(biāo)系下三相轉(zhuǎn)子去磁電流的指令Ci 、Irh 和( 計算公式如下C 1 廠,+ 7
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的ー種去磁控制方法， 其特征在干，步驟ニ中進行濾波、變換的具體步驟為將檢測到的三相轉(zhuǎn)子電流ira、iA和進行濾波得到對應(yīng)于空間上靜止的轉(zhuǎn)子電流去磁分里 ira—n、irb—n 和 irc—n ；對轉(zhuǎn)子去磁電流n、n和iM—n進行變換得到在選取的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子去磁電流 irdLn和土地—n，計算公式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的ー種去磁控制方法， 其特征在干，步驟一中進行變換、濾波的具體步驟為將檢測得到的三相定子電流‘、isb和is。進行變換得到去磁控制所選取的坐標(biāo)系下定 子電流isdl和isql，公式如下
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的其特征在于，步驟二中進行變換、濾波的具體步驟為將檢測到的三相轉(zhuǎn)子電流ira、irb和irc和進行變換得到去磁控制所選取的坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電流ird1和irq1，公式如下
全文摘要
本發(fā)明提供雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)用于低電壓穿越的一種去磁控制方法，利用轉(zhuǎn)子側(cè)變流器向轉(zhuǎn)子回路中注入與定子直流電流反向(空間矢量)的轉(zhuǎn)子去磁電流分量，實現(xiàn)對于定子直流磁鏈的加速衰減；該控制過程只需檢測定子電流幅值，無需對定子磁鏈進行觀測，可以擺脫對系統(tǒng)參數(shù)的依賴性；從仿真結(jié)果中可以看到，本發(fā)明能夠很好地實現(xiàn)對定子直流磁鏈的衰減，并且對系統(tǒng)參數(shù)無依賴，魯棒性較強。
文檔編號H02P9/12GK102570952SQ201210012778
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者劉進軍, 周臨原, 周思展, 朱仰榷 申請人:西安交通大學(xué)