[发明专利]一种不平衡电网电压下的双馈风力发电系统及其控制方法

权利要求书

1.一种不平衡电网电压下的双馈风力发电系统，包括：风力涡轮机、齿轮箱、双馈感应发电机DFIG、转子侧变换器RSC、并联网侧变换器PGSC和直流滤波电容器；其特征在于，所述双馈风力发电系统还包括：串联网侧变换器SGSC、PGSC控制器和SGSC控制器；

转子侧变换器RSC和并联网侧变换器PGSC通过直流电容器背靠背连接，转子侧变换器RSC另一端直接接入风机的转子绕组，并联网侧变换器PGSC另一端通过线路滤波器连接到电网；

串联网侧变换器SGSC经线路滤波器后通过变压器串联的形式接入发电机定子侧与电网之间，用于对定子电压进行补偿，抵消电网电压的负序分量，补偿跌落的正序分量；

所述SGSC控制器用于补偿双馈感应发电机DFIG的定子电压，使得电网电压发生三相不平衡时双馈感应发电机DFIG的定子电压维持不变；具体为：当电网电压出现不平衡时，串联网侧变换器SGSC对电网电压经变压器变换后的正序分量和负序分量进行检测；通过坐标变换得到故障前后正、负序分量并对其进行补偿后得到串联网侧变换器SGSC应输出电压的正、负序分量，然后通过坐标变换得到串联网侧变换器SGSC应该输出的电压；通过滞环比较的方法对串联网侧变换器SGSC的输出电压进行控制，使得串联网侧变换器SGSC的输出电压等于其应当输出的值，以实现双馈风力发电系统有功、无功功率的解耦控制；其中，当电网电压出现不平衡时串联网侧变换器SGSC应输出补偿电压表达式为：U_c＝U_cp+U_cn＝(U′_gp-U_gp)-U_gn；U_c表示串联网侧变换器SGSC通过串联变压器应输出的补偿电压矢量；U_cp、U_cn分别表示串联网侧变换器SGSC应补偿的正序电压矢量和负序电压矢量；U_gp、U_gn分别表示电网正序电压矢量和电网负序电压矢量；U′_gp表示正常对称电网电压下的正序电压矢量；还用于通过二倍频功率运算方程得到流经串联网侧变换器SGSC的有功、无功功率的二倍频分量；

所述PGSC控制器用于保持直流电容电压恒定以及控制风机接入点的功率因数；具体为：通过二倍频功率计算方程得到并联网侧变换器PGSC中有功、无功功率的二倍频分量；采用降阶准谐振控制器对并联网侧变换器PGSC中有功、无功功率的二倍频分量进行独立控制，使其等于流经串联网侧变换器SGSC的有功、无功功率的二倍频分量，以实现同时抑制双馈感应发电机DFIG系统输出有功、无功功率二倍频波动的目的。

2.如权利要求1所述的双馈风力发电系统，其特征在于，所述双馈风力发电系统还包括：RSC控制器；

所述RSC控制器用于风力机的有功、无功的解耦控制。

3.如权利要求2所述的双馈风力发电系统，其特征在于，所述PGSC控制器、所述SGSC控制器和所述RSC控制器的主电路均为三相两电平电压源换流器，其共有三个桥臂，每个桥臂均由两组可关断器件及其相应的反并联续流二极管构成。

4.如权利要求1-3任一项所述的双馈风力发电系统，其特征在于，所述串联网侧变换器SGSC包括：主电路、坐标变换模块、延时模块、正负序分量分离模块、锁相环和滞环比较模块；

串联网侧变换器SGSC采样得到双馈感应发电机DFIG定子电压和串联网侧变换器SGSC输出的电压，利用锁相环得到坐标变换中的旋转角度，再利用坐标变换模块将定子三相交流电压转换到dq坐标系中，然后通过延时模块以及正负序分量分离模块得到定子电压的正负序分量，再通过计算得到串联网侧变换器SGSC应输出电压的正负序分量，然后通过坐标变换模块得到串联网侧变换器SGSC应输出的三相交流电压，最后通过滞环比较串联网侧变换器SGSC输出的电压与应输出的电压得到主电路的触发信号，以实现串联网侧变换器SGSC对双馈感应发电机DFIG定子电压的控制。