一种基于无功控制的pmsg低电压穿越系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及大规模风电并网技术领域，更具体地说，本发明设及一种基于无功控 制的PMSG任ermanentManetSync虹onousGenerators,永磁直驱同步发电机）低电压穿越 系统。
【背景技术】
[0002] 目前针对不平衡电网电压下永磁直驱风电系统的低电压穿越控制，采用的主要是 通过获取正负序电压的相位得到正负序的电压电流值，并计算并网电抗器的有功功率消耗 直流分量、余弦分量、正弦分量，通过计算逆变器输出有功功率和无功功率直流分量的参考 值计算逆变器输出电流的正负序分量。
[0003] 但是，由于电网电压不对称故障或不平衡造成的电压跌落，会导致风电机脱网的 问题。现有技术提出了解决由于电网电压不对称故障或不平衡造成的电压跌落，导致风电 机脱网的问题的技术方案。但是，当电网深度跌落时，现有技术无法继续保证风电机并网运 行的状态，风力发电机只能够脱网运行。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够针对 不平衡电网电压下的永磁直驱风电系统的低电压穿越，解决由于电网电压不对称故障或不 平衡造成的电压跌落，导致风电机脱网的问题；而且，当电网深度跌落时，能够继续保证风 电机并网运行的状态。
[0005] 为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种基于无功控制的PMSG低电压穿 越系统，包括：与电网连接的逆变器、能持续调节的静止同步无功补偿器、化及PMSG系统； 其中静止同步无功补偿器连接至PMSG系统并网口高压端，而且逆变器连接至PMSG系统；而 且其中静止同步无功补偿器与逆变器协同操作W执行联合控制，使得当电网电压在预定正 常范围波动时，静止同步无功补偿器用于稳定并网口电压；当电网故障造成并网口电压跌 落从而使得电网电压不处于预定正常范围时，使得逆变器运行在静止无功补偿模式，并且 逆变器联合静止同步无功补偿器一起向电网输出无功功率。
[0006] 优选地，逆变器依次通过直流母线和机侧整流器连接至PMSG系统并网口高压端。
[0007] 优选地，所述预定正常范围是可调节的。
[0008] 优选地，所述预定正常范围可根据电网电压的使用情况进行调节。
[0009] 优选地，所述逆变器采用双闭环控制结构。
[0010] 优选地，在所述逆变器的双闭环控制结构中，内环为电网电流控制环，外环为发电 机转速控制环。
[0011] 优选地，所述静止同步无功补偿器采用双闭环控制结构。
[0012] 优选地，在所述静止同步无功补偿器的双闭环控制结构中，外环为电压控制环，内 环为电流控制环。
[0013] 本发明采取改进型的功率控制方法，在系统并网口高压端接入能持续调节并响应 速度快的静止同步无功补偿器（STATCOM)。采取静止同步无功补偿器与逆变器相联合的控 审IJ，当电网电压在正常范围波动，静止同步无功补偿器能快速稳定并网点电压，减少系统向 电网输出谐波；当电网故障造成并网点电压跌落比较严重时，逆变器运行在静止无功补偿 模式，联合静止同步无功补偿器一起向电网输出无功功率，提高和稳定并网点电压，最终提 高低电压穿越能力。
[0014] 由此，本发明采用并网口高压端加装静止同步无功补偿器，通过静止无功补偿器 与网侧逆变器的协调控制，W提高风电系统的无功补偿能力，提高了永磁直驱风电机系统 的低电压穿越能力。
【附图说明】
[0015] 结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解 并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
[0016] 图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的基于无功控制的PMSG低电压穿越 系统的总体框图。
[0017] 图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的基于无功控制的PMSG低电压穿越 系统的具体示例的功能框图。
[0018] 图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的无功电流控制的原理示意图。
[0019] 图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的静止无功补偿器的原理示意图。
[0020] 图5示意性地示出了根据本发明优选实施例的STATCOM控制的原理示意图。
[0021] 需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可 能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内 容进行详细描述。
[0023] 本发明采用并网口高压端加装静止同步无功补偿器，通过静止无功补偿器 (STATCOM)与网侧逆变器（根据风能捕捉原则，跟踪风力机的转速，实现最大风能利用，输 出最佳功率，捕捉电网电压跌落的深度来输出无功功率，达到调节的作用。安装在风电机系 统外部）的协调控制，W提高风电系统的无功补偿能力，提高了永磁直驱风电机（PMSG)系 统的低电压穿越能力。
[0024] 图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的基于无功控制的PMSG低电压穿越 系统的总体框图。
[002引具体地，如图1所示，根据本发明的基于无功控制的PMSG低电压穿越系统包括：与 电网连接的逆变器、能持续调节的静止同步无功补偿器、W及PMSG系统；其中静止同步无 功补偿器连接至PMSG系统并网口高压端，而且逆变器连接至PMSG系统；而且其中静止同步 无功补偿器与逆变器协同操作W执行联合控制，使得当电网电压在预定正常范围波动时， 静止同步无功补偿器用于稳定并网口电压；当电网故障造成并网口电压跌落从而使得电网 电压不处于预定正常范围时，使得逆变器运行在静止无功补偿模式，并且逆变器联合静止 同步无功补偿器一起向电网输出无功功率。
[0026] 其中，所述预定正常范围可W是任何合理的电压波动范围；而且，所述预定正常范 围是可W调节的，例如可根据电网电压的使用情况进行调节。
[0027] 下面将结合图2至图5来描述本发明的具体优选实施例，W下附图及实施例仅仅 用于说明本发明，W使得本领域技术人员能够更好地实现本发明。
[002引图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的基于无功控制的PMSG低电压穿越 系统的具体示例的功能框图。优选地，如图2所示，逆变器依次通过直流母线和机侧整流器 连接至PMSG系统并网口高压端。
[0029] 如图2所示，实际的电容（直流母线电容）电压叫。为负反馈，经PI调节得到據.:。 因为PMSG的转子没有阻尼绕组和励磁绕组，受干扰时不能提供有效的阻尼容易引起传动 轴振荡，即放大扰动，造成不稳定，向风电机引入阻尼控制器使速度振荡得到缓冲，运样振 荡频率会被增加到直流电压