[发明专利]一种双馈变流器不平衡电流协同控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及不平衡电流协同控制装置及其控制方法，尤指一种双馈变流器不平衡电流协同控制装置及其控制方法。

背景技术

随着风力发电的发展，世界各国电网对风电机组的电网适应能力要求越来越高，风电机组必须能够适应较复杂的电网条件。由于双馈机组的交流励磁变频器只需供给转差功率，大大减少了机组对变频器容量的要求使得双馈式风力发电机组成为目前风力发电领域的主力机型之一。

双馈机组现有的控制技术一般只是基于理想电网考虑的。在电网不平衡度较大时，由于双馈发电机的定子与电网直接连接，定子会产生较严重的电流不平衡现象，从而引起损耗增大、发热增多、转矩脉动以及由于转矩脉动所引发的齿轮箱和机械传输轴的疲劳损耗、无功功率脉动、电能质量下降等问题的出现。同时，双馈发电机绕组及双馈变流器内部各器件电气参数不对称，也会影到机组的定子电流及总并网电流的平衡度，引起电能质量下降等问题的出现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种双馈变流器不平衡电流协同控制装置及其控制方法，以解决因电网电压不对称及双馈发电机绕组和双馈变流器内部各器件参数不对称产生定子电流不平衡、引起损耗增大、发热增多、转矩脉动以及由于转矩脉动所引发的齿轮箱和机械传输轴的疲劳损耗、无功功率脉动、电能质量下降等问题。

本发明是这样实现的，一种双馈变流器不平衡电流协同控制方法，其使机侧变流器和网侧变流器协同控制，抑制风电机组总的不平衡电流，所述双馈变流器不平衡电流协同控制方法包括机侧变流器控制方法和网侧变流器控制方法：

机侧变流器控制方法，检测当前定子电压矢量的负序分量，计算出抑制定子电流不平衡所需要的转子负序电流的大小，并以此转子负序电流的值作为转子电流负序控制的参考输入进行转子电流负序控制；

网侧变流器控制方法，检测当前定子电流的负序分量，并以此定子电流负序分量作为网侧电流负序控制的参考输入进行网侧电流负序控制。

作为上述方案的进一步改进，所述机侧变流器控制方法中，抑制定子电流不平衡所需要的转子负序电流为：，其中为定子电压矢量的负序分量，ω_s为定子电压同步角速度，K_i为定、转子电流变比，L_m为定、转子互感。

作为上述方案的进一步改进，所述网侧变流器控制方法具体包括以下步骤：

步骤一、在当前控制周期内根据三相电网电压u_sA、u_sB、u_sC，经Clarke和Park坐标变换，得到电网电压分别在同步旋转dq^p、dqⁿ坐标系下的值、、、，其中，Park变换用角度为上一控制周期得到的定子电压正序空间矢量角和定子电压负序空间矢量角，第一次坐标变换时，Park变换用角度、为预先设计的值；

步骤二、利用、、、，分别计算出电网电压正、负序分量、、、；

步骤三，利用获得下一控制周期的电网电压正序空间矢量角；

步骤四，利用下一控制周期电网电压正序空间矢量角计算出下一控制周期的电网电压负序空间矢量角；

步骤五、根据当前控制周期的定子电流经Clarke和Park坐标变换得到同步旋转dq^p、dqⁿ坐标系下的值、、、，其中，Park变换用角度为当前控制周期和；

步骤六、根据当前控制周期的网侧电流，经Clarke和Park坐标变换得到同步旋转dq^p、dqⁿ坐标系下的值、、、，其中，Park变换用角度为当前控制周期和；

步骤七、利用、、、计算出定子电流正、负序分量、、、； 

步骤八、利用、、、计算出网侧电流正、负序分量、、、；

步骤九、由双馈变流器的网侧电流负序调节器模块构成网侧电流负序控制网络，定子电流的负序分量、作为当前控制周期网侧电流负序调节器模块的输入；

步骤十、由双馈变流器的网侧电流正序调节器模块构成网侧电流正序控制网络，网侧电流正序调节器模块的有功电流输入由当前控制周期直流侧调节器的输出得到，当前控制周期的无功电流输入由外部给定；