控制来自具有不平衡阻抗的发电机的能量流的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力涡轮机领域，更特别地涉及永磁电机的领域。
【背景技术】
[0002]在大多数交流发电机中，阻抗是平衡的。因此，机器阻抗对于不同的相而言是相等的。然而，机器阻抗在某些特殊发电机(electrical machine)中可能是不平衡的。
[0003]例如，为了尤其是针对海上风力涡轮机实现冗余，对大型风力涡轮机使用具有多个三相绕组的发电机。每组的三相绕组可具有分开控制的频率转换器。用这种装置(setup)，即使所有其它绕组和转换器都中断，只要至少一组绕组及其转换器处于良好条件，风力涡轮机仍可以产生电。对于具有多个三相绕组的机器而言，绕组之间的互感可在一个绕组或其转换器被中断之后改变。这引起来自其余绕组的不平衡阻抗。不平衡阻抗可在机器定子和/或转换器处引起不平衡电流或电压。由于不平衡电压和/或电流，发电机的定子功率例如可具有处于发电机的电频率的两倍的谐波。由于正常地DC链路电压控制回路的带宽低于此频率，所以在这种情况下不能实现电网功率和发电机功率的平衡。定子功率中的谐波可在频率转换器的DC链路电容器处引起处于相同频率的谐波电压。这种情况下的DC链路电压波形可包括不想要的谐波，这不是优选的，因为DC链路电压下的高次谐波可引起频率转换器的过调制(over-modulat1n)，并且最终使频率转换器跳闸(trip)。
[0004]因此，存在对驱动具有不平衡阻抗的发电机的需要。
【发明内容】
[0005]可用根据独立权利要求的主题来满足此需要。用从属权利要求来描述本发明的有利实施例。
[0006]因此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制从具有不平衡阻抗的交流发电机、特别是风力涡轮机的交流发电机到电网的能量流的方法，该方法包括:获得表示第一功率命令的第一功率信号；获得表示第二功率命令的第二功率信号；从交流发电机获得指示反馈电流的第一电流信号；从电网转换器获得指示反馈电流的第二电流信号；利用第一功率信号将第一内部信号确定为来自第一电流参考计算程序的结果，该第一内部信号对应于用于交流发电机的电流命令；利用第二功率信号将第二内部信号确定为来自的第二电流参考计算程序的结果，该第二内部信号对应于用于电网转换器的电流命令；利用第一电流信号和第一内部信号将第一输出信号确定为来自的第一电流控制器程序的结果，该第一输出信号表示用于机器同步旋转框(rotating frame)的第一轴的电压命令，用于第一轴的电压命令适用于控制从交流发电机特别地到电网的能量流；以及利用第二电流信号、第二内部信号和补偿计算程序将第二输出信号确定为来自第二电流控制器程序的结果，该第二输出信号表示用于电网同步旋转框的第二轴的电压命令，用于第二轴的电压命令适用于控制从交流发电机特别地到电网的能量流。
[0007]本概念的优点是其可允许多绕组交流发电机/涡轮机的故障后操作。
[0008]本发明的这个方面是基于这样的思想，即通过调节从交流电机到电网的能量传输，可在机器的不平衡阻抗的情况下将多绕组交流电机连接到电网而不对电网加压。
[0009]根据本发明的第一实施例，获得第一功率信号或获得第二功率信号包括:利用直流链路程序。
[0010]根据本发明的另一实施例，本方法此外包括:获得指示直流链路电压的电压信号；以及获得指示直流链路电压参考的参考电压信号。其中，直流链路程序利用电压信号和参考电压信号。
[0011]根据本发明的另一实施例，第一内部信号对应于用于同步旋转框的第一轴的电流命令。第二内部信号对应于用于同步旋转框的第二轴的电流命令。第一电流信号指示用于同步旋转框的第一轴的反馈电流。并且第二电流信号指示用于同步旋转框的第二轴的反馈电流。
[0012]根据本发明的另一实施例，第一输出信号用作到脉宽调制程序的第一输入信号。并且第二输出信号用作到脉宽调制程序的第二输入信号。
[0013]根据本发明的另一实施例，如果获得第一功率信号包括利用直流链路程序，则本方法此外包括:获得第一功率信号作为来自直流链路程序的结果；获得表示交流发电机的操作条件的第三功率信号；通过用于计算功率补偿值的补偿功率计算程序来确定第四功率信号，其中，该补偿功率计算程序对应于补偿计算程序；以及通过将第三功率信号加到第四功率信号来获得第二功率信号。
[0014]根据本发明的另一实施例，如果获得第二功率信号包括利用直流链路程序，则本方法此外包括:所述第一功率信号对应于表示交流发电机的操作条件的第三功率信号；通过用于计算功率补偿值的补偿功率计算程序来确定第四功率信号，其中，该补偿功率计算程序对应于补偿计算程序；以及通过将第四功率信号加到来自直流链路程序的结果来获得第二功率信号。
[0015]根据本发明的另一实施例，该补偿功率计算程序包括:获得指示交流发电机的频率的频率信号；通过用于计算功率的功率计算程序来确定第五功率信号；通过利用频率信号和第五功率信号接收来自用于对第五功率信号进行滤波的滤波器程序的结果；从增益相位补偿程序接收第四功率信号，所述增益相位补偿程序用于根据来自滤波器程序的结果补偿增益和/或相位。
[0016]根据本发明的滤波器程序可包括至少滤波器或滤波器算法，从而以期望的方式对信号进行滤波。优选地，该滤波器程序包括带通滤波器或带通滤波器算法，特别是自适应带通滤波器。
[0017]本实施例具有对来自交流发电机的信号进行滤波、使得只有处于电频率的两倍的谐波功率可通过的优点。
[0018]根据本发明的另一实施例，该补偿功率计算程序包括:接收来自用于对第二电压信号进行滤波的滤波器程序的结果；接收来自用于调节来自滤波器程序的结果的谐振调节器程序的结果；接收来自功率计算程序的结果，所述功率计算程序用于根据来自谐振调节器程序的结果来计算功率；以及从增益相位补偿程序接收第四功率信号，所述增益相位补偿程序用于补偿来自功率计算程序的结果的增益和/或相位。
[0019]本实施例具有提供发电机功率与电网功率之间的增益相位差的补偿的优点。
[0020]根据本发明的另一实施例，如果获得第一功率信号包括利用直流链路程序，则本方法此外包括:获得第一功率信号作为来自直流链路程序的结果；所述第二功率信号对应于表示交流发电机的操作条件的第三功率信号；利用第二功率信号接收来自第二电流参考计算程序的另一结果；通过补偿电流计算程序来确定第三电流信号，该第三电流信号表示补偿电流，其中，所述补偿电流计算程序对应于补偿计算程序；以及通过将第三电流信号加到来自第二电流参考计算程序的另一结果来确定第三内部信号；以及所述第二电流控制器程序此外利用第三内部信号。
[0021]根据本发明的另一实施例，如果获得第二功率信号包括利用直流链路程序，则本方法此外包括:所述第一功率信号对应于表示交流发电机的操作条件的第三功率信号；获得第二功率信号作为来自直流链路程序的结果；利用第二功率信号接收来自第二电流参考计算程序的另一结果；通过补偿电流计算程序来确定第三电流信号，该第三电流信号表示补偿电流，其中，所述补偿电流计算程序对应于补偿计算程序；以及通过将第三电流信号加到来自第二电流参考计算程序的另一结果来确定第三内部信号；以及所述第二电流控制器程序此外利用第三内部信号