一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子電流不平衡的抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子電流不平衡的抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)力發(fā)電新能源領(lǐng)域的飛速發(fā)展，風(fēng)電系統(tǒng)的功能復(fù)雜性日益提高，電網(wǎng)、電機適應(yīng)性及性能方面的要求日益提高。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)龐大，需要各內(nèi)部配套設(shè)備合理協(xié)同工作才能確保整機的可靠有效運行。變流器為風(fēng)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，如何有效的適應(yīng)不同的發(fā)電機，電網(wǎng)系統(tǒng)，線路阻抗等成為該系統(tǒng)能否長期運行的關(guān)鍵因素之一。
[0003]在前期施工中，在風(fēng)機外，需要分別進行的高壓側(cè)的線纜鋪設(shè)和風(fēng)機變壓器的安裝連接。在風(fēng)機內(nèi)部，變流器的電網(wǎng)進線需要和風(fēng)機變壓器連接，變流器的轉(zhuǎn)子出線需要和發(fā)電機的轉(zhuǎn)子連接，變流器的定子出線需要和發(fā)電機的定子連接。因此，變流器的負載阻抗包括線路連接電纜，發(fā)電機，風(fēng)機變壓器等，如圖1所示。待風(fēng)機上電后，還需考慮風(fēng)機的電網(wǎng)三相電壓是否平衡因素。
[0004]在風(fēng)機正常運行中若出現(xiàn)定子電流不平衡，不僅在線路檢測中以負序分量為啟動元件的多種保護發(fā)生誤動作或威脅電網(wǎng)運行，而且會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗及發(fā)熱，從而引起電機整體或局部升溫，此外反向磁場產(chǎn)生附加力矩會使電機出現(xiàn)振動。目前，大多是由電網(wǎng)三相電壓不平衡引起的定子電流不平衡，這塊研究較多而且算法較成熟，基本上各變流器廠家都能在一定程度上抑制定子電流的不平衡度。但是，若電網(wǎng)電壓三相平衡，由于負載阻抗不平衡造成的定子電流不平衡，這種情況即使找到不平衡的負載，考慮施工復(fù)雜及成本原因也不可能直接設(shè)備替換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子電流不平衡的抑制方法，抑制負載不對稱引起的定子電流不平衡問題。
[0006]如圖2所示，由于系統(tǒng)存在阻抗不平衡，在電網(wǎng)Vg和發(fā)電機定子Vs之間存在負序電流，假設(shè)il，若控制變流器，讓電機的定子電壓中含有一個負序電壓，讓其產(chǎn)生另一個負序電流i2，如果il和i2大小相等，方向相反，則在線路上無負序電流的流過，也就抑制了系統(tǒng)的三相電流不平衡值。
[0007]本發(fā)明提供的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子電流不平衡的抑制方法，包括如下步驟:
[0008]1)采集電網(wǎng)電壓Ua，Ub，U。，計算出電網(wǎng)電壓鎖相角01，采集定子電流1;^，1;^，1；3。；
[0009]2)利用定子電流Isa，Isb，Is。和電網(wǎng)電壓鎖相角Θ i計算出定子電流負序分量的dq軸值 Isd—_和 I sq—neg;
[0010]3)根據(jù)Isd—_和I sq neg,利用其夾角IsTheta—_由直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)I sAnip—
[0011]4)根據(jù)Istap—_，IsTh_—_和電機的定子阻抗，計算定子電壓負序分量的極坐標(biāo)值V-ρ—_和定子電壓負序分量在dq軸上的夾角V sTheta_neg；
[0012]5)根據(jù)VsAmp—_和V sTheta neg,由極坐標(biāo)變換回直角坐標(biāo)，得到定子電壓負序分量在dq 軸上值 Vsd—neg和 V sq neg；
[0013]6)根據(jù)電機的匝比和滑差，利用Vsd—_和V sq Mg折算到轉(zhuǎn)子電壓負序分量在dq軸Η首V」和V.—I上土 ' rd_neg ι M ' rq_neg，
[0014]7)分別把和經(jīng)過折算后，與電流環(huán)的輸出相加，后由32反變換形成調(diào)制波以SVPWM的形式輸出；
[0015]8)根據(jù)轉(zhuǎn)子電壓負序分量在dq軸上的值(d—n^P V 和轉(zhuǎn)子阻抗，計算出該轉(zhuǎn)子電壓負序dq分量在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流負序dq分量，記為nf3g和I %nf3g，該分量和實際轉(zhuǎn)子電流dq分量補償后作為電流環(huán)的反饋。
[0016]定子電流三相不平衡的抑制程度與(,—_和V 前饋值有關(guān)，若前饋值越大，抑制程度越明顯；但前饋值過大會影響本身控制環(huán)的調(diào)節(jié)，為了減少轉(zhuǎn)子電壓負序的前饋量對控制環(huán)本身造成的影響，做出步驟8)的改進。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:通過變流器軟件算法的改進來抑制定子電流不平衡度，在一定范圍內(nèi)能夠進行很好的抑制，提高了變流器對整個線路的適應(yīng)性。不僅可以避免耗費大量人力物力尋找并且解決不平衡負載，可以延長電機的使用壽命，且可以快速解決主控系統(tǒng)報電流不平衡的故障，提供風(fēng)機發(fā)電量。
【附圖說明】
[0018]圖1為【背景技術(shù)】中變流器的負載阻抗示意圖；
[0019]圖2為系統(tǒng)存在阻抗不平衡示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明的抑制方法步驟圖；
[0021]圖4為轉(zhuǎn)子負序電壓前饋環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)子負序電流的補償環(huán)節(jié)示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明的抑制方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0024]根據(jù)電機的數(shù)據(jù)手冊或者通過測量手段，可以事先獲得電機的定子阻抗，轉(zhuǎn)子阻抗，匝比等信息。
[0025]當(dāng)變流器上控制電后，會實時采集電網(wǎng)三相電壓值，編碼器的ABZ三個脈沖。根據(jù)電網(wǎng)電壓值，通過內(nèi)部鎖相環(huán)控制可以獲得電網(wǎng)電網(wǎng)電壓的鎖相角。另外，根據(jù)編碼器的ABZ三個脈沖值，可以獲得電機的轉(zhuǎn)速和滑差值。
[0026]風(fēng)機的主控系統(tǒng)下發(fā)并網(wǎng)指令后，變流器開始運行依次閉合各開關(guān)，當(dāng)定子側(cè)的定子接觸器閉合后表示并網(wǎng)完成。并網(wǎng)后采集定子三相電流值，依次運行本實施例提供的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子電流不平衡的抑制方法的步驟，如圖3、圖4和圖5所示:
[0027]1)采集電網(wǎng)電壓Ua，Ub，U。，計算出電網(wǎng)電壓鎖相角01，采集定子電流1;^，1;^，1；3。；
[0028]2)利用定子電流Isa，Isb，Is。和電網(wǎng)電壓鎖相角Θ i計算出定子電流負序分量的dq軸值 Isd—_和 I sq—neg;
[0029]3)根據(jù)Isd—n和I sq neg,利用其夾角IsTheta—_由直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)I sAnip—
[0030]4)根據(jù)Istap—_，I—ta—_和電機的定子阻抗，計算定子電壓負序分量的極坐標(biāo)值V-P—_和定子電壓負序分量在dq軸上的夾角V sTheta_neg；
[0031]5)根據(jù)VsAmp—_和V sTheta neg,由極坐標(biāo)變換回直角坐標(biāo)，得到定子電壓負序分量在dq 軸上值 Vsd—neg和 V sq neg;
[0032]6)根據(jù)電機的匝比和滑差，利用Vsd—_和V sq Mg折算到轉(zhuǎn)子電壓負序分量在dq軸Η首V」和V.—I上土 ' rd_neg ι M ' rq_neg，
[0033]7)分別把和經(jīng)過折算后，與電流環(huán)的輸出相加，后由32反變換形成調(diào)制波以SVPWM的形式輸出；
[0034]定子電流三相不平衡的抑制程度與(,—_和V 前饋值有關(guān)，若前饋值越大，抑制程度越明顯；但是前饋值過大則會影響本身控制環(huán)的調(diào)節(jié)，為了減少轉(zhuǎn)子電壓負序的前饋量對控制環(huán)本身造成的影響，進一步進行步驟8)的操作，
[0035]8)根據(jù)轉(zhuǎn)子電壓負序分量在dq軸上的值(d—n^P V 和轉(zhuǎn)子阻抗，計算出該轉(zhuǎn)子電壓負序dq分量在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流負序dq分量，記為nf3g和I %nf3g，該分量和實際轉(zhuǎn)子電流dq分量補償后作為電流環(huán)的反饋。
[0036]本實施例提供的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子電流不平衡的抑制方法，通過變流器軟件算法的改進來抑制定子電流不平衡度，在一定范圍內(nèi)能夠進行很好的抑制，提高了變流器對整個線路的適應(yīng)性。不僅可以避免耗費大量人力物力尋找并且解決不平衡負載，可以延長電機的使用壽命，且可以快速解決主控系統(tǒng)報電流不平衡的故障，提供風(fēng)機發(fā)電量。
【主權(quán)項】
1.一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子電流不平衡的抑制方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)采集電網(wǎng)電壓Ua，ub，u。，計算出電網(wǎng)電壓鎖相角Θi，采集定子電流Isa，Isb，IS。； 2)利用定子電流Isa，Isb，Is。和電網(wǎng)電壓鎖相角θ1計算出定子電流負序分量的dq軸倌]^ 和1.1上土 丄 sd_neg ' M 丄 sq_neg， 3)根據(jù)Isd—_和Isq—_，利用其夾角IsTheta—_由直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)I sAmp— 4)根據(jù)I sAmp_neg ? IsTheta—neg和電機的定子阻抗，計算定子電壓負序分量的極坐標(biāo)和定子電壓負序分量在dq軸上的夾角VsTh_—rag; 5)根據(jù)VsAnip—_和VsTheta_neg,由極坐標(biāo)變換回直角坐標(biāo)，得到定子電壓負序分量在dq軸卜倌V j 和V.—l-o* ' sd_neg I M ' sq_neg， 6)根據(jù)電機的匝比和滑差，利用Vsd—_和Vsq—_折算到轉(zhuǎn)子電壓負序分量在dq軸上值V ,和 V.'rd_neg ' M ' rq_neg， 7)分別把和經(jīng)過折算后，與電流環(huán)的輸出相加，后由32反變換形成調(diào)制波以SVPWM的形式輸出； 8)根據(jù)轉(zhuǎn)子電壓負序分量在dq軸上的值1,—_和V”，和轉(zhuǎn)子阻抗，計算出該轉(zhuǎn)子電壓負序dq分量在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流負序dq分量，記為nf3g和I %nf3g，該分量和實際轉(zhuǎn)子電流dq分量補償后作為電流環(huán)的反饋。
【專利摘要】本發(fā)明的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機定子電流不平衡的抑制方法，采集電網(wǎng)三相電壓，計算出電網(wǎng)電壓鎖相角度，并采集定子三相電流；根據(jù)定子電流和電網(wǎng)電壓鎖相角，計算定子電流負序分量在dq上的值；定子電流負序分量值，根據(jù)夾角由直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)；轉(zhuǎn)子電壓負序分量的dq軸值，根據(jù)轉(zhuǎn)子阻抗計算轉(zhuǎn)子電流負序分量的dq值，該分量和實際轉(zhuǎn)子電流dq分量補償后作為真正電流環(huán)的反饋。通過變流器軟件算法的改進來抑制定子電流不平衡度，一定范圍內(nèi)能夠進行很好的抑制，提高了變流器對整個線路的適應(yīng)性。不僅可避免耗費大量人力物力尋找并且解決不平衡負載，可延長電機的使用壽命，且可快速解決主控系統(tǒng)報電流不平衡的故障，提供風(fēng)機發(fā)電量。
【IPC分類】H02P9/00, H02J3/38, H02J3/26, H02P101/15
【公開號】CN105375499
【申請?zhí)枴緾N201510776278
【發(fā)明人】任曉峰, 張楊, 崔杰
【申請人】浙江日風(fēng)電氣股份有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月12日