一种双馈风力发电机组低次谐波电流抑制方法
【专利摘要】本发明涉及一种双馈风力发电机组低次谐波电流抑制方法，在电网电压低次谐波大的情况下，使用该方案能够对机组输送至电网的低次谐波电流进行补偿、抑制，提高发电电能质量、电网适应性得到提升。本发明采用频选控制器，将检测到的并网总电流低次谐波电流进行处理，输出谐波电压来补偿、抑制电网电压谐波引起的谐波电流，最终将低次谐波控制在零值附近。
【专利说明】—种双馈风力发电机组低次谐波电流抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双馈风力发电机组低次谐波电流抑制方法。
【背景技术】
[0002]双馈风力发电机组的定子直接与电网连接，而转子通过变流器后连接电网。由于电网负载中含有大量的非线性负载(例如二极管整流性负载)，尽管经过了滤波处理，但仍然不可避免的会向电网注入谐波电流并在风电并网接入点产生谐波电压。并且国家也制定了相应的谐波标准(GB14549—93公用电网谐波)对公共接入点的谐波电压和谐波电流进行约束。
[0003]一方面，由于双馈机组的定子绕组与电网直接连接这一特性。当电网电压中存在低次谐波电压，由于双馈电机本身具有低通特性，如果双馈转子侧不采取谐波抑制措施，则会在定子绕组上产生较大的谐波励磁电流和谐波转矩电流。
[0004]另一方面，双馈机组转子绕组通过变流器连接电网。当电网电压中存在低次谐波电压，该谐波电压直接作用于变流器的网侧，如果变流器网侧不采取谐波抑制措施，那么将在变流器网侧产生低次谐波电流。
[0005]上述定子谐波电流与网侧谐波电流的矢量和构成了双馈风力发电机组的谐波电流。如不进行相应的谐波抑制、补偿措施，则可能造成谐波电流超标影响机组的并网，即使并网也是给电网带来谐波污染。为此，提出一种简单、便于实现的谐波抑制方法是非常有意义的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种双馈风力发电机组低次谐波电流抑制方法，用以解决现有技术中双馈风力发电机组低次谐波抑制的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明的方案包括:
[0008]一种双馈风力发电机组低次谐波电流抑制方法，步骤如下:
[0009]I)检测双馈发电机组流入电网总电流中的谐波电流信号；
[0010]2)以零为给定，以所述谐波电流信号为反馈，得到误差信号；
[0011]3)判断误差信号中是否存在设定的谐波频率信号，若存在则输出设定频率的谐波电压指令信号，若不存在则输出零；
[0012]4)所述谐波电压指令信号经过PWM调制形成驱动信号驱动变流器的功率变换单元产生谐波电压，以通过LCL滤波器抵消谐波电流。
[0013]步骤I)中，首先测量单元检测三相并网总电流，将三相并网总电流进行坐标变换到两相静止坐标轴系再到两相旋转坐标轴系；在两相旋转坐标轴系下经过低通滤波处理，得到总电流的基波分量；该基波分量经两相旋转到两相静止坐标轴系的坐标变换，得到静止坐标轴系下的基波电流分量；，两相静止坐标轴系下的总电流减去所述基波电流分量得到并网总电流在两相静止坐标轴系下的谐波分量；检测得到的所述谐波电流信号为所述两相静止坐标轴系下的谐波分量。
[0014]本发明的原理是:利用变流器在网侧产生一个与电网低次谐波电流同频的谐波电压，该谐波电压经网侧滤波电路产生一个谐波电流抵消谐波电压在双馈电机定子产生的谐波电流，最终使发电机组并网总电流低次谐波在零值附近。
[0015]具体来说，本发明的控制系统以零为给定，以检测到的电网谐波电流信号为反馈，将误差信号送入一个选频控制器，选频控制器判断误差信号中是否存在设定的谐波频率信号，若存在则输出设定频率的谐波电压指令信号，若不存在则输出零。谐波电压指令信号经过PWM调制最终形成驱动信号驱动变流器的功率变换单元产生谐波电压。一方面，该谐波电压抵消了电网电压中谐波电压对变流器网侧的影响；另一方面，该谐波电压通过LCL电路在并网接入点产生与定子电流中所含低次谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流，实现了机组并网总电流设定频率谐波电流为零。本发明控制系统硬件不需要改动，只需改进软件，选频控制器也可以通过软件实现，所以本方案简单易行，不需要对现有控制系统进行大的改动。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的原理图；
[0017]图2是并网总电流谐波检测原理示意图；
[0018]图3是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0020]在变流器网侧启动运行后，对机组的三相并网总电流进行采样；将得到的信号按照附图2的方式进行谐波电流检测。
[0021]具体来说:首先测量单元检测三相并网总电流，三相并网总电流经滤波处理送至数字处理器，数字处理器将三相并网总电流进行坐标变换到两相静止坐标轴系再到两相旋转坐标轴系；在两相旋转坐标轴系下经过低通滤波处理，得到总电流的基波分量。该基波分量经两相旋转到两相静止坐标轴系的坐标变换，得到静止坐标轴系下的基波电流分量，最后两相静止坐标轴系下的总电流减去基波电流分量即得到并网总电流在两相静止坐标轴系下的谐波分量。检测得到的谐波电流信号为所述两相静止坐标轴系下的谐波分量。
[0022]如图3程序流程图所示，需要首先是对频选控制器的参数进行设定(包括抑制谐波的频率，控制器增益等)，完成上述工作后，检测得到谐波电流信号作为频选控制器的反馈输入，频选控制器的谐波电流给定为0 ;计算得到的误差信号送至频选控制器进行运算。
[0023]当误差信号中存在设定谐波频率信号，则该频率分量在很大的增益下进行放大，控制器输出设定频率的谐波电压指令信号。相反，当误差信号中不存在设定谐波频率信号，则误差信的增益为零，控制器输出的谐波电压指令信号也就为零。
[0024]所采用的频选控制器只对所设定频率(可以设置多可频率，以同时对多频次谐波电流进行抑制)下的谐波电流信号进行响应，能对两两相静止坐标轴系下的交流分量无静差跟踪控制，实现对设定频率的谐波电流为零控制；同时，控制器对于其它频率下的谐波电流信号不进行响应。[0025]控制器输出的谐波电压指令信号，该信号通过SVPWM的调制作用，最终通过数字信号处理器(DSP)的事件管理器产生驱动脉冲信号；驱动脉冲信号驱动功率变换单元产生了谐波电压，该谐波电压作用在LCL滤波电路，一方面，该谐波电压抵消了电网电压中谐波电压对变流器网侧的影响；另一方面，该谐波电压通过LCL电路在并网接入点产生与定子电流中所含低次谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流，实现了机组并网总电流设定频率谐波电流为零。
[0026]以上实施例中涉及的选频控制器、坐标变换、电压调制等具体技术手段都属于现有技术，在此不做过多叙述。
[0027]以上给出了一种具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的公式、参数、手段并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种双馈风力发电机组低次谐波电流抑制方法，其特征在于，步骤如下: 1)检测双馈发电机组流入电网总电流中的谐波电流信号； 2)以零为给定，以所述谐波电流信号为反馈，得到误差信号； 3)判断误差信号中是否存在设定的谐波频率信号，若存在则输出设定频率的谐波电压指令信号，若不存在则输出零； 4)所述谐波电压指令信号经过PWM调制形成驱动信号驱动变流器的功率变换单元产生谐波电压，以通过LCL滤波器抵消谐波电流。
2.根据权利要求1所述的一种双馈风力发电机组低次谐波电流抑制方法，其特征在于，步骤I)中，首先测量单元检测三相并网总电流，将三相并网总电流进行坐标变换到两相静止坐标轴系再到两相旋转坐标轴系；在两相旋转坐标轴系下经过低通滤波处理，得到总电流的基波分量；该基波分量经两相旋转到两相静止坐标轴系的坐标变换，得到静止坐标轴系下的基波电流分量；，两相静止坐标轴系下的总电流减去所述基波电流分量得到并网总电流在两相静止坐标轴系下的谐波分量；检测得到的所述谐波电流信号为所述两相静止坐标轴系下的谐波分量。
【文档编号】H02J3/01GK103647282SQ201310574501
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】姚为正, 肖鹏, 何庆, 刘海舰, 刘刚, 许恩泽 申请人:许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司