一種基于無功控制的pmsg低電壓穿越系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明設(shè)及一種基于無功控 制的PMSG任ermanentManetSync虹onousGenerators,永磁直驅(qū)同步發(fā)電機）低電壓穿越 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前針對不平衡電網(wǎng)電壓下永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越控制，采用的主要是 通過獲取正負序電壓的相位得到正負序的電壓電流值，并計算并網(wǎng)電抗器的有功功率消耗 直流分量、余弦分量、正弦分量，通過計算逆變器輸出有功功率和無功功率直流分量的參考 值計算逆變器輸出電流的正負序分量。
[0003] 但是，由于電網(wǎng)電壓不對稱故障或不平衡造成的電壓跌落，會導(dǎo)致風(fēng)電機脫網(wǎng)的 問題?，F(xiàn)有技術(shù)提出了解決由于電網(wǎng)電壓不對稱故障或不平衡造成的電壓跌落，導(dǎo)致風(fēng)電 機脫網(wǎng)的問題的技術(shù)方案。但是，當(dāng)電網(wǎng)深度跌落時，現(xiàn)有技術(shù)無法繼續(xù)保證風(fēng)電機并網(wǎng)運 行的狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機只能夠脫網(wǎng)運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠針對 不平衡電網(wǎng)電壓下的永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越，解決由于電網(wǎng)電壓不對稱故障或不 平衡造成的電壓跌落，導(dǎo)致風(fēng)電機脫網(wǎng)的問題；而且，當(dāng)電網(wǎng)深度跌落時，能夠繼續(xù)保證風(fēng) 電機并網(wǎng)運行的狀態(tài)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種基于無功控制的PMSG低電壓穿 越系統(tǒng)，包括：與電網(wǎng)連接的逆變器、能持續(xù)調(diào)節(jié)的靜止同步無功補償器、化及PMSG系統(tǒng)； 其中靜止同步無功補償器連接至PMSG系統(tǒng)并網(wǎng)口高壓端，而且逆變器連接至PMSG系統(tǒng)；而 且其中靜止同步無功補償器與逆變器協(xié)同操作W執(zhí)行聯(lián)合控制，使得當(dāng)電網(wǎng)電壓在預(yù)定正 常范圍波動時，靜止同步無功補償器用于穩(wěn)定并網(wǎng)口電壓；當(dāng)電網(wǎng)故障造成并網(wǎng)口電壓跌 落從而使得電網(wǎng)電壓不處于預(yù)定正常范圍時，使得逆變器運行在靜止無功補償模式，并且 逆變器聯(lián)合靜止同步無功補償器一起向電網(wǎng)輸出無功功率。
[0006] 優(yōu)選地，逆變器依次通過直流母線和機側(cè)整流器連接至PMSG系統(tǒng)并網(wǎng)口高壓端。
[0007] 優(yōu)選地，所述預(yù)定正常范圍是可調(diào)節(jié)的。
[0008] 優(yōu)選地，所述預(yù)定正常范圍可根據(jù)電網(wǎng)電壓的使用情況進行調(diào)節(jié)。
[0009] 優(yōu)選地，所述逆變器采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。
[0010] 優(yōu)選地，在所述逆變器的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，內(nèi)環(huán)為電網(wǎng)電流控制環(huán)，外環(huán)為發(fā)電 機轉(zhuǎn)速控制環(huán)。
[0011] 優(yōu)選地，所述靜止同步無功補償器采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。
[0012] 優(yōu)選地，在所述靜止同步無功補償器的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，外環(huán)為電壓控制環(huán)，內(nèi) 環(huán)為電流控制環(huán)。
[0013] 本發(fā)明采取改進型的功率控制方法，在系統(tǒng)并網(wǎng)口高壓端接入能持續(xù)調(diào)節(jié)并響應(yīng) 速度快的靜止同步無功補償器（STATCOM)。采取靜止同步無功補償器與逆變器相聯(lián)合的控 審IJ，當(dāng)電網(wǎng)電壓在正常范圍波動，靜止同步無功補償器能快速穩(wěn)定并網(wǎng)點電壓，減少系統(tǒng)向 電網(wǎng)輸出諧波；當(dāng)電網(wǎng)故障造成并網(wǎng)點電壓跌落比較嚴(yán)重時，逆變器運行在靜止無功補償 模式，聯(lián)合靜止同步無功補償器一起向電網(wǎng)輸出無功功率，提高和穩(wěn)定并網(wǎng)點電壓，最終提 高低電壓穿越能力。
[0014] 由此，本發(fā)明采用并網(wǎng)口高壓端加裝靜止同步無功補償器，通過靜止無功補償器 與網(wǎng)側(cè)逆變器的協(xié)調(diào)控制，W提高風(fēng)電系統(tǒng)的無功補償能力，提高了永磁直驅(qū)風(fēng)電機系統(tǒng) 的低電壓穿越能力。
【附圖說明】
[0015] 結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解 并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中：
[0016] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的基于無功控制的PMSG低電壓穿越 系統(tǒng)的總體框圖。
[0017] 圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的基于無功控制的PMSG低電壓穿越 系統(tǒng)的具體示例的功能框圖。
[0018] 圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的無功電流控制的原理示意圖。
[0019] 圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的靜止無功補償器的原理示意圖。
[0020] 圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的STATCOM控制的原理示意圖。
[0021] 需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可 能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
【具體實施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi) 容進行詳細描述。
[0023] 本發(fā)明采用并網(wǎng)口高壓端加裝靜止同步無功補償器，通過靜止無功補償器 (STATCOM)與網(wǎng)側(cè)逆變器（根據(jù)風(fēng)能捕捉原則，跟蹤風(fēng)力機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)最大風(fēng)能利用，輸 出最佳功率，捕捉電網(wǎng)電壓跌落的深度來輸出無功功率，達到調(diào)節(jié)的作用。安裝在風(fēng)電機系 統(tǒng)外部）的協(xié)調(diào)控制，W提高風(fēng)電系統(tǒng)的無功補償能力，提高了永磁直驅(qū)風(fēng)電機（PMSG)系 統(tǒng)的低電壓穿越能力。
[0024] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的基于無功控制的PMSG低電壓穿越 系統(tǒng)的總體框圖。
[002引具體地，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的基于無功控制的PMSG低電壓穿越系統(tǒng)包括：與 電網(wǎng)連接的逆變器、能持續(xù)調(diào)節(jié)的靜止同步無功補償器、W及PMSG系統(tǒng)；其中靜止同步無 功補償器連接至PMSG系統(tǒng)并網(wǎng)口高壓端，而且逆變器連接至PMSG系統(tǒng)；而且其中靜止同步 無功補償器與逆變器協(xié)同操作W執(zhí)行聯(lián)合控制，使得當(dāng)電網(wǎng)電壓在預(yù)定正常范圍波動時， 靜止同步無功補償器用于穩(wěn)定并網(wǎng)口電壓；當(dāng)電網(wǎng)故障造成并網(wǎng)口電壓跌落從而使得電網(wǎng) 電壓不處于預(yù)定正常范圍時，使得逆變器運行在靜止無功補償模式，并且逆變器聯(lián)合靜止 同步無功補償器一起向電網(wǎng)輸出無功功率。
[0026] 其中，所述預(yù)定正常范圍可W是任何合理的電壓波動范圍；而且，所述預(yù)定正常范 圍是可W調(diào)節(jié)的，例如可根據(jù)電網(wǎng)電壓的使用情況進行調(diào)節(jié)。
[0027] 下面將結(jié)合圖2至圖5來描述本發(fā)明的具體優(yōu)選實施例，W下附圖及實施例僅僅 用于說明本發(fā)明，W使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地實現(xiàn)本發(fā)明。
[002引圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的基于無功控制的PMSG低電壓穿越 系統(tǒng)的具體示例的功能框圖。優(yōu)選地，如圖2所示，逆變器依次通過直流母線和機側(cè)整流器 連接至PMSG系統(tǒng)并網(wǎng)口高壓端。
[0029] 如圖2所示，實際的電容（直流母線電容）電壓叫。為負反饋，經(jīng)PI調(diào)節(jié)得到據(jù).:。 因為PMSG的轉(zhuǎn)子沒有阻尼繞組和勵磁繞組，受干擾時不能提供有效的阻尼容易引起傳動 軸振蕩，即放大擾動，造成不穩(wěn)定，向風(fēng)電機引入阻尼控制器使速度振蕩得到緩沖，運樣振 蕩頻率會被增加到直流電壓