[发明专利]双馈风力发电高电压穿越控制结构及其发电机、发电系统

摘要

本发明涉及双馈风力发电高电压穿越控制结构，在双馈风力发电机转子励磁控制中，在转子电流反馈通道中引入反馈系数Ra，与转子d、q轴反馈电流相乘形成的乘积叠加在转子励磁和转矩电流调节器的输出，构成转子侧虚拟电阻的控制结构。本发明的优点在于：减小了电网电压骤升时发电机转子电流和电磁转矩的冲击，避免了撬棒电路的频繁动作，虚拟电阻可以根据电网电压骤升幅度和当前转速灵活变化，在保证转子电压不超过变流器转子允许值时，最大限度的抑制转子电流和电磁转矩的振荡，达到电网电压骤升时的发电机的最优控制。本发明还涉及具有所述双馈风力发电高电压穿越控制结构的双馈风力发电机、双馈风力发电系统。

主权项

1.双馈风力发电高电压穿越控制结构，其用于在电网电压骤升下抑制双馈风力发电机的转子的过电压，所述双馈风力发电高电压穿越控制结构包括第一坐标转换单元、第二坐标转换单元、第三坐标转换单元、锁相环、定子磁链计算单元、前馈解耦单元、第一微分单元、第二微分单元、第一积分单元、第二积分单元、电压空间矢量调制单元、第一加法器、第二加法器、第三加法器、第四加法器、第五加法器，其中：所述第一坐标转换单元用于根据转差角度（θ_sr）将所述双馈风力发电机的转子侧三相交流电流（i_a、i_b、i_c）从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴励磁反馈电流（i_rd）、q轴转矩反馈电流（i_rq）；所述锁相环接收所述双馈风力发电机的定子侧的三相交流电压（U_sa、U_sb、U_sc）并由此输出电网电压角度（θ_s）、定子电压矢量（U_s）；所述第二坐标转换单元用于根据所述电网电压角度（θ_s）将所述双馈风力发电机的定子侧三相交流电流（i_A、i_B、i_C）从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的定子d轴电流（i_sd）、定子q轴电流（i_sq）；所述定子磁链计算单元用于对所述定子d轴电流（i_sd）、所述定子q轴电流（i_sq）、所述d轴励磁反馈电流（i_rd）以及所述q轴转矩反馈电流（i_rq）进行定子磁链计算产生定子d轴磁链（）、定子q轴磁链（）；所述第一微分单元用于对所述转子电角度（θ_r）进行微分算法得到转速反馈值（）；所述第一加法器用于相加所述转子电角度（θ_r）与所述电网电压角度（θ_s）得到转差角度（θ_sr）；所述第二微分单元用于对所述转差角度（θ_sr）进行微分算法得到转差角速度（）；所述前馈解耦单元用于对所述定子d轴磁链（）、所述定子q轴磁链（）、所述d轴励磁反馈电流（i_rd）、所述q轴转矩反馈电流（i_rq）、所述定子电压矢量（U_s）、所述转速反馈值（）、以及所述转差角速度（）进行前馈解耦计算得到d轴前馈解耦补偿项（V_rdc）、q轴前馈解耦补偿项（V_rqc）；所述第二加法器用于相加所述d轴励磁反馈电流（i_rd）与d轴励磁反馈电流期望值（i^*_rd）；所述第三加法器用于相加所述q轴转矩反馈电流（i_rq）与q轴转矩反馈电流期望值（i^*_rq）；所述第一积分单元用于对所述第二加法器的输出进行积分运算；所述第二积分单元用于对所述第三加法器的输出进行积分运算；所述第四加法器用于相加所述第一积分单元的输出、所述d轴前馈解耦补偿项（V_rdc）以及所述d轴励磁反馈电流（i_rd）得到转子侧d轴电压分量（）；所述第五加法器用于相加所述第二积分单元的输出、所述q轴前馈解耦补偿项（V_rqc）以及所述q轴转矩反馈电流（i_rq）得到转子侧q轴电压分量（）；所述第三坐标转换单元用于根据所述转差角度（θ_sr）将所述转子侧d轴电压分量（）、所述转子侧q轴电压分量（）从两相旋转坐标系转换到三相静止坐标系的转子侧α轴电压分量（）、转子侧β轴电压分量（）；所述电压空间矢量调制单元用于对所述转子侧α轴电压分量（）、所述转子侧β轴电压分量（）进行电压空间矢量调制并由此控制所述双馈风力发电机的转子侧变流器的逆变器模块中的功率管；其特征在于：所述第四加法器与所述第一坐标转换单元之间还连接有第一虚拟电阻，所述第一虚拟电阻用于调整所述d轴励磁反馈电流（i_rd），所述第一虚拟电阻根据所述电网电压骤升幅度和当前转速反馈值（）而动态变化；所述第五加法器与所述第一坐标转换单元之间还连接有第二虚拟电阻，所述第二虚拟电阻用于调整所述q轴转矩反馈电流（i_rq），所述第二虚拟电阻根据所述电网电压骤升幅度和/或当前转速反馈值（）而动态变化；所述第一虚拟电阻、所述第二虚拟电阻的阻值选择均必须满足以下条件：Ir≤Irmax；Vr≤Vrmax，其中，Ir为转子侧电流的有效值，即为（i²_rd+i²_rq）^1/2，i_rd为所述d轴励磁反馈电流（i_rd），i_rq为所述q轴转矩反馈电流（i_rq）；Vr为转子侧电压的有效值，即为（V²_rdc+V²_rqc）^1/2，V_rdc为所述d轴前馈解耦补偿项（V_rdc），V_rqc为所述q轴前馈解耦补偿项（V_rqc）；Irmax和Vrmax分别为所述转子侧变流器所允许的电流、电压最大值。