[发明专利]一种风力发电机组及其无功控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术，更具体地说，涉及一种风力发电机组的无功控制方法及装置。

背景技术

兆瓦级风力发电机组目前普遍采用变速恒频技术，即通过变流器的适配作用，将变速运行的发电机与固定频率的电网连接起来。图1和图2分别是双馈风力发电机组和全功率风力发电机组的逻辑图，该双馈风力发电机组和全功率风力发电机组分别主要包括风机、发电机、变流器、变压器和控制系统。其中变流器一般具有完整的有功功率和无功功率控制能力，其常见拓扑如图3所示，该变流器包括：连接电网的网侧变换器200、直流母线300、连接发电机的机侧变换器400和变流控制器500。变流器接受控制系统的指令，实现对机组有功和无功功率的调节。一般地，机组的有功功率是通过机侧变换器400直接调节的，而机组的无功功率的调节，在双馈系统中是通过机侧变换器400直接调节的，而在全功率系统中是通过网侧变换器200直接调节的。

目前，风力发电机组及其变流器只有在现场风况达到开机条件时才可正常运行，机组可控制的有功和无功输出。但在现场风况达不到开机条件时，风力发电机组及其变流器均处于停机状态，此时机组无法控制其有功和无功输出。由于风电场风况的季节性和随机性，在现场风况达不到开机条件的时段，目前的风力发电机组及其变流器会处于停机状态，无法控制其有功和无功输出。而该时段内风电场的大容量主变压器、众多的箱式变压器及其他辅助用电设备仍挂在电网上，仍会消耗较多的无功功率。这样，在风况达不到开机条件的时段，风电场的无功表现较差，往往需要配置其他的无功补偿设备来进行改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在风况达不到开机条件时需要配置其它的无功补偿设备来进行无功补偿的缺陷，提供一种风力发电机组的无功控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造风力发电机组的无功控制方法，在风况达不到开机条件时通过控制变流器中的网侧变换器来实现电网的无功补偿。

在本发明所述的风力发电机组的无功控制方法中，通过以下步骤控制变流器中的网侧变换器：

在风况达不到开机条件时，开启或维持变流器中的网侧变换器的运行；

对三相电网电压进行矢量定向以确定矢量角；

根据所确定的矢量角将三相网侧电流进行静止/旋转变换，以生成有功电流的反馈值和无功电流的反馈值；

根据直流母线电压的给定值和直流母线电压的反馈值通过第一比例积分控制器计算有功电流的给定值；

根据有功电流的给定值和有功电流的反馈值通过第二比例积分控制器计算有功电压；

根据无功电流的给定值和无功电流的反馈值通过第三比例积分控制器计算无功电压；

根据所确定的矢量角将有功电压和无功电压进行旋转/静止变换，以生成三相输出电压；

将三相输出电压转变为脉宽调制信号并输出至网侧变换器。 

在本发明所述的风力发电机组的无功控制方法中，该方法还包括： 

直接产生无功电流的给定值。

在本发明所述的风力发电机组的无功控制方法中，该方法还包括：

根据无功功率的给定值计算无功电流的给定值。

本发明还构造一种风力发电机组，包括无功控制装置，所述无功控制装置用于在风况达不到开机条件时通过控制网侧变换器来实现电网的无功补偿。

在本发明所述的风力发电机组中，该无功控制装置包括：

用于对三相电网电压进行矢量定向以确定矢量角的矢量定向单元；

用于根据所确定的矢量角将三相网侧电流进行静止/旋转变换，以生成有功电流的反馈值和无功电流的反馈值的静止/旋转变换单元；

用于根据直流母线电压的给定值和直流母线电压的反馈值计算有功电流的给定值的第一比例积分控制器；

用于根据有功电流的给定值和有功电流的反馈值计算有功电压的第二比例积分控制器；

用于根据无功电流的给定值和无功电流的反馈值计算无功电压的第三比例积分控制器；

用于根据所确定的矢量角将有功电压和无功电压进行旋转/静止变换，以生成三相输出电压的旋转/静止变换单元；

用于将三相输出电压转变为脉宽调制信号并输出至网侧变换器的脉宽调制单元。 

在本发明所述的风力发电机组中，所述无功控制装置还包括：

用于直接产生无功电流的给定值的无功电流产生单元。

在本发明所述的风力发电机组中，所述无功控制装置还包括：

用于根据无功功率的给定值计算无功电流的给定值的无功电流计算单元。