控制來自具有不平衡阻抗的發(fā)電機的能量流的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機領(lǐng)域，更特別地涉及永磁電機的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在大多數(shù)交流發(fā)電機中，阻抗是平衡的。因此，機器阻抗對于不同的相而言是相等的。然而，機器阻抗在某些特殊發(fā)電機(electrical machine)中可能是不平衡的。
[0003]例如，為了尤其是針對海上風(fēng)力渦輪機實現(xiàn)冗余，對大型風(fēng)力渦輪機使用具有多個三相繞組的發(fā)電機。每組的三相繞組可具有分開控制的頻率轉(zhuǎn)換器。用這種裝置(setup)，即使所有其它繞組和轉(zhuǎn)換器都中斷，只要至少一組繞組及其轉(zhuǎn)換器處于良好條件，風(fēng)力渦輪機仍可以產(chǎn)生電。對于具有多個三相繞組的機器而言，繞組之間的互感可在一個繞組或其轉(zhuǎn)換器被中斷之后改變。這引起來自其余繞組的不平衡阻抗。不平衡阻抗可在機器定子和/或轉(zhuǎn)換器處引起不平衡電流或電壓。由于不平衡電壓和/或電流，發(fā)電機的定子功率例如可具有處于發(fā)電機的電頻率的兩倍的諧波。由于正常地DC鏈路電壓控制回路的帶寬低于此頻率，所以在這種情況下不能實現(xiàn)電網(wǎng)功率和發(fā)電機功率的平衡。定子功率中的諧波可在頻率轉(zhuǎn)換器的DC鏈路電容器處引起處于相同頻率的諧波電壓。這種情況下的DC鏈路電壓波形可包括不想要的諧波，這不是優(yōu)選的，因為DC鏈路電壓下的高次諧波可引起頻率轉(zhuǎn)換器的過調(diào)制(over-modulat1n)，并且最終使頻率轉(zhuǎn)換器跳閘(trip)。
[0004]因此，存在對驅(qū)動具有不平衡阻抗的發(fā)電機的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]可用根據(jù)獨立權(quán)利要求的主題來滿足此需要。用從屬權(quán)利要求來描述本發(fā)明的有利實施例。
[0006]因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于控制從具有不平衡阻抗的交流發(fā)電機、特別是風(fēng)力渦輪機的交流發(fā)電機到電網(wǎng)的能量流的方法，該方法包括:獲得表示第一功率命令的第一功率信號；獲得表示第二功率命令的第二功率信號；從交流發(fā)電機獲得指示反饋電流的第一電流信號；從電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器獲得指示反饋電流的第二電流信號；利用第一功率信號將第一內(nèi)部信號確定為來自第一電流參考計算程序的結(jié)果，該第一內(nèi)部信號對應(yīng)于用于交流發(fā)電機的電流命令；利用第二功率信號將第二內(nèi)部信號確定為來自的第二電流參考計算程序的結(jié)果，該第二內(nèi)部信號對應(yīng)于用于電網(wǎng)轉(zhuǎn)換器的電流命令；利用第一電流信號和第一內(nèi)部信號將第一輸出信號確定為來自的第一電流控制器程序的結(jié)果，該第一輸出信號表示用于機器同步旋轉(zhuǎn)框(rotating frame)的第一軸的電壓命令，用于第一軸的電壓命令適用于控制從交流發(fā)電機特別地到電網(wǎng)的能量流；以及利用第二電流信號、第二內(nèi)部信號和補償計算程序?qū)⒌诙敵鲂盘柎_定為來自第二電流控制器程序的結(jié)果，該第二輸出信號表示用于電網(wǎng)同步旋轉(zhuǎn)框的第二軸的電壓命令，用于第二軸的電壓命令適用于控制從交流發(fā)電機特別地到電網(wǎng)的能量流。
[0007]本概念的優(yōu)點是其可允許多繞組交流發(fā)電機/渦輪機的故障后操作。
[0008]本發(fā)明的這個方面是基于這樣的思想，即通過調(diào)節(jié)從交流電機到電網(wǎng)的能量傳輸，可在機器的不平衡阻抗的情況下將多繞組交流電機連接到電網(wǎng)而不對電網(wǎng)加壓。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，獲得第一功率信號或獲得第二功率信號包括:利用直流鏈路程序。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，本方法此外包括:獲得指示直流鏈路電壓的電壓信號；以及獲得指示直流鏈路電壓參考的參考電壓信號。其中，直流鏈路程序利用電壓信號和參考電壓信號。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，第一內(nèi)部信號對應(yīng)于用于同步旋轉(zhuǎn)框的第一軸的電流命令。第二內(nèi)部信號對應(yīng)于用于同步旋轉(zhuǎn)框的第二軸的電流命令。第一電流信號指示用于同步旋轉(zhuǎn)框的第一軸的反饋電流。并且第二電流信號指示用于同步旋轉(zhuǎn)框的第二軸的反饋電流。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，第一輸出信號用作到脈寬調(diào)制程序的第一輸入信號。并且第二輸出信號用作到脈寬調(diào)制程序的第二輸入信號。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，如果獲得第一功率信號包括利用直流鏈路程序，則本方法此外包括:獲得第一功率信號作為來自直流鏈路程序的結(jié)果；獲得表示交流發(fā)電機的操作條件的第三功率信號；通過用于計算功率補償值的補償功率計算程序來確定第四功率信號，其中，該補償功率計算程序?qū)?yīng)于補償計算程序；以及通過將第三功率信號加到第四功率信號來獲得第二功率信號。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，如果獲得第二功率信號包括利用直流鏈路程序，則本方法此外包括:所述第一功率信號對應(yīng)于表示交流發(fā)電機的操作條件的第三功率信號；通過用于計算功率補償值的補償功率計算程序來確定第四功率信號，其中，該補償功率計算程序?qū)?yīng)于補償計算程序；以及通過將第四功率信號加到來自直流鏈路程序的結(jié)果來獲得第二功率信號。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該補償功率計算程序包括:獲得指示交流發(fā)電機的頻率的頻率信號；通過用于計算功率的功率計算程序來確定第五功率信號；通過利用頻率信號和第五功率信號接收來自用于對第五功率信號進(jìn)行濾波的濾波器程序的結(jié)果；從增益相位補償程序接收第四功率信號，所述增益相位補償程序用于根據(jù)來自濾波器程序的結(jié)果補償增益和/或相位。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的濾波器程序可包括至少濾波器或濾波器算法，從而以期望的方式對信號進(jìn)行濾波。優(yōu)選地，該濾波器程序包括帶通濾波器或帶通濾波器算法，特別是自適應(yīng)帶通濾波器。
[0017]本實施例具有對來自交流發(fā)電機的信號進(jìn)行濾波、使得只有處于電頻率的兩倍的諧波功率可通過的優(yōu)點。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該補償功率計算程序包括:接收來自用于對第二電壓信號進(jìn)行濾波的濾波器程序的結(jié)果；接收來自用于調(diào)節(jié)來自濾波器程序的結(jié)果的諧振調(diào)節(jié)器程序的結(jié)果；接收來自功率計算程序的結(jié)果，所述功率計算程序用于根據(jù)來自諧振調(diào)節(jié)器程序的結(jié)果來計算功率；以及從增益相位補償程序接收第四功率信號，所述增益相位補償程序用于補償來自功率計算程序的結(jié)果的增益和/或相位。
[0019]本實施例具有提供發(fā)電機功率與電網(wǎng)功率之間的增益相位差的補償?shù)膬?yōu)點。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，如果獲得第一功率信號包括利用直流鏈路程序，則本方法此外包括:獲得第一功率信號作為來自直流鏈路程序的結(jié)果；所述第二功率信號對應(yīng)于表示交流發(fā)電機的操作條件的第三功率信號；利用第二功率信號接收來自第二電流參考計算程序的另一結(jié)果；通過補償電流計算程序來確定第三電流信號，該第三電流信號表示補償電流，其中，所述補償電流計算程序?qū)?yīng)于補償計算程序；以及通過將第三電流信號加到來自第二電流參考計算程序的另一結(jié)果來確定第三內(nèi)部信號；以及所述第二電流控制器程序此外利用第三內(nèi)部信號。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，如果獲得第二功率信號包括利用直流鏈路程序，則本方法此外包括:所述第一功率信號對應(yīng)于表示交流發(fā)電機的操作條件的第三功率信號；獲得第二功率信號作為來自直流鏈路程序的結(jié)果；利用第二功率信號接收來自第二電流參考計算程序的另一結(jié)果；通過補償電流計算程序來確定第三電流信號，該第三電流信號表示補償電流，其中，所述補償電流計算程序?qū)?yīng)于補償計算程序；以及通過將第三電流信號加到來自第二電流參考計算程序的另一結(jié)果來確定第三內(nèi)部信號；以及所述第二電流控制器程序此外利用第三內(nèi)部信號