[发明专利]直驱永磁风机的无功协调控制方法及系统

权利要求书

1.一种直驱永磁风机的无功协调控制方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

接收检测得到的公共并网点的电压值；

比较所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值；

若所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值位于预设范围内，则启用静止同步补偿器进行无功控制，同时网侧变流器继续工作在恒功率因数模式；

若所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值超出所述预设范围，切换直驱永磁风机网侧变流器工作状态，与静止同步补偿器联合进行无功控制，

所述启用静止同步补偿器进行无功控制包括：

将公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值经PI调节器得到静止同步补偿器的第一无功参考电流

将直流母线电压的实际值与直流母线电压的参考值之间的差值经PI调节器得到静止同步补偿器的有功参考电流

根据所述静止同步补偿器的第一无功参考电流以及所述静止同步补偿器的有功参考电流计算并生成第一SVPWM调制信号，进而由静止同步补偿器根据第一SVPWM调制信号进行无功控制，

所述网侧变流器继续工作在恒功率因数模式，包括：

将直流母线电压的实际值与直流母线电压的参考值之间的差值经PI调节器得到网侧变流器的第一有功参考电流所述第一有功参考电流限幅于网侧变流器最大允许电流i_max；

网侧变流器的第一无功参考电流为零；

所述网侧变流器根据继续所述第一有功参考电流以及网侧变流器的第一无功参考电流工作在恒功率因数模式，

所述切换直驱永磁风机网侧变流器工作状态，包括：

根据计算得到第一值，并根据计算得到第二值，将第一值及第二值中的较大者作为网侧变流器的第二无功参考电流其中，I_N表示风机额定电流，u_p表示检测得到的公共并网点的电压标幺值，i_max表示网侧变流器最大允许电流，为网侧变流器的第二有功参考电流；

若所述第一值为所述较大者，则根据计算得到网侧变流器的第二有功参考电流

若所述第二值为所述较大值，则将直流母线电压的实际值与直流母线电压的参考值之间的差值经PI调节器得到网侧变流器的第二有功参考电流所述第二有功参考电流限幅于网侧变流器最大允许电流i_max；

根据所述网侧变流器的第二有功参考电流以及所述网侧变流器的第二无功参考电流计算并生成第二SVPWM调制信号，进而由网侧变流器根据第二SVPWM调制信号进行无功控制，

所述静止同步补偿器通过以下步骤与直驱永磁风机网侧变流器联合进行无功控制，具体包括：

将公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值经PI调节器得到总的无功需求Q_all；

计算风电场内的所有直驱永磁风机的网侧变流器的无功可调总容量Q_{Gall_max}；

根据Q_S＝Q_all-kQ_{Gall_max}计算静止同步补偿器的无功指令，其中，k为直驱永磁风机的无功功率折算到并网点的的总损耗系数；

根据所述无功指令，利用计算得到静止同步补偿器的第二无功参考电流其中，Eg为电网电压矢量的幅值；

将直流母线电压的实际值与直流母线电压的参考值之间的差值经PI调节器得到静止同步补偿器的有功参考电流

所述静止同步补偿器根据其第二无功参考电流以及有功参考电流计算并生成第三SVPWM调制信号，进而根据第三SVPWM调制信号进行无功控制。

2.一种直驱永磁风机的无功协调控制系统，其特征在于，包括：无功协调控制装置、网侧变流器以及静止同步补偿器，所述无功协调控制装置分别与所述网侧变流器以及静止同步补偿器连接，其中：

所述无功协调控制装置，用于接收检测得到的公共并网点的电压值；比较所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值；若所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值位于预设范围内，则启用所述静止同步补偿器进行无功控制，同时所述网侧变流器继续工作在恒功率因数模式；若所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值超出所述预设范围，切换直驱永磁风机网侧变流器工作状态，与静止同步补偿器联合进行无功控制，

所述静止同步补偿器包括：

第一无功计算单元，用于在所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值位于预设范围内时，将公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值经PI调节器得到静止同步补偿器的第一无功参考电流

第一有功计算单元，用于在所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值位于预设范围内时，将直流母线电压的实际值与直流母线电压的参考值之间的差值经PI调节器得到静止同步补偿器的有功参考电流

第一功率调节单元，用于根据所述静止同步补偿器的第一无功参考电流以及所述静止同步补偿器的有功参考电流计算并生成第一SVPWM调制信号，进而由静止同步补偿器根据第一SVPWM调制信号进行无功控制，

所述网侧变流器包括：

第二有功计算单元，用于在所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值位于预设范围内时，将直流母线电压的实际值与直流母线电压的参考值之间的差值经PI调节器得到网侧变流器的第一有功参考电流所述第一有功参考电流限幅于网侧变流器最大允许电流i_max；

第二无功计算单元，用于在所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值位于预设范围内时，网侧变流器的第一无功参考电流为零；

第二功率调节单元，用于根据继续所述第一有功参考电流以及网侧变流器的第一无功参考电流工作在恒功率因数模式，

所述网侧变流器还包括：

第三无功计算单元，用于在所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值超出所述预设范围时，根据计算得到第一值，并根据计算得到第二值，将第一值及第二值中的较大者作为网侧变流器的第二无功参考电流其中，I_N表示风机额定电流，u_p表示检测得到的公共并网点的电压标幺值，i_max表示网侧变流器最大允许电流，为网侧变流器的第二有功参考电流；

第三有功计算单元，用于在所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值超出所述预设范围时，若所述第一值为所述较大者，则根据计算得到网侧变流器的第二有功参考电流若所述第二值为所述较大值，则将直流母线电压的实际值与直流母线电压的参考值之间的差值经PI调节器得到网侧变流器的第二有功参考电流所述第二有功参考电流限幅于网侧变流器最大允许电流i_max；第三功率调节单元，用于根据所述网侧变流器的第二有功参考电流以及所述网侧变流器的第二无功参考电流计算并生成第二SVPWM调制信号，进而由网侧变流器根据第二SVPWM调制信号进行无功控制，

所述静止同步补偿器还包括：

第四无功计算单元，用于在所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值超出所述预设范围时，将公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值经PI调节器得到总的无功需求Q_all；计算风电场内的所有直驱永磁风机的网侧变流器的无功可调总容量Q_{Gall_max}；根据Q_S＝Q_all-kQ_{Gall_max}计算静止同步补偿器的无功指令，其中，k为直驱永磁风机的无功功率折算到并网点的总损耗系数；根据所述无功指令，利用计算得到静止同步补偿器的第二无功参考电流其中，Eg为电网电压矢量的幅值；

第四有功计算单元，用于在所述公共并网点的电压值与预设的并网点电压参考值之间的差值超出所述预设范围时，将直流母线电压的实际值与直流母线电压的参考值之间的差值经PI调节器得到静止同步补偿器的有功参考电流

第四功率调节单元，用于根据所述静止同步补偿器的第二无功参考电流以及所述静止同步补偿器的有功参考电流计算并生成第三SVPWM调制信号，进而根据第三SVPWM调制信号进行无功控制。