本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)電流的諧波抑制方法，包括以下步驟：采集定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的ｄｑ軸分量；在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)采集定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的ｄｑ軸分量參考值；提取電網(wǎng)中的交流諧波電流分量；獲取為抑制各次諧波電流所需加入的網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流參考值；將各次網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流參考值求和并將其加入到網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流ｄｑ軸分量參考值中，產(chǎn)生相反的電流諧波來(lái)消除電網(wǎng)電流中已有的諧波電流。本發(fā)明專利技術(shù)可有效抑制雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中電網(wǎng)電流中危害最大的低次諧波，改善了電網(wǎng)電流波形，其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、便于控制，可廣泛應(yīng)用于在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)電流諧波抑制應(yīng)用上。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其是一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)電流的諧 波抑制方法。
技術(shù)介紹
針對(duì)當(dāng)前能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，作為可再生能源的風(fēng)力發(fā)電在世 界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。為使風(fēng)力機(jī)在大的風(fēng)速范圍內(nèi)按最佳效率運(yùn)行，現(xiàn)代大型風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)均采用變速恒頻發(fā)電運(yùn)行方式，其采用的發(fā)電機(jī)主要有兩種類型一種是雙饋 感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)，另一種是永磁同步發(fā)電機(jī)，由于雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變流器容 量較小(通常為25% 40% )，損耗也較小，已成為目前大功率風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)型。雙饋 異步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與繞線式感應(yīng)電機(jī)相類似，在電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，由于電機(jī)繞組、 氣隙和齒槽等非線性因素的影響，即使轉(zhuǎn)子通三相平衡正弦電流，發(fā)電機(jī)定子電流中也會(huì) 包含不同程度的由電機(jī)固有諧波特性產(chǎn)生的諧波電流分量，另外，通常風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸入 電網(wǎng)電壓三相平衡，但是也會(huì)包含少量的低次諧波，對(duì)于大功率雙饋發(fā)電機(jī)而言，即使該低 次諧波較小，也會(huì)在電機(jī)定子回路中產(chǎn)生較大諧波電流分量。當(dāng)采用功率變流器控制雙饋 發(fā)電機(jī)進(jìn)入正常并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)時(shí)，如圖1所示，電網(wǎng)電流由定子電流和網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè) 電流組成，因此定子回路的諧波電流將流入電網(wǎng)，給電網(wǎng)造成諧波污染，尤其是風(fēng)力發(fā)電系 統(tǒng)在次同步轉(zhuǎn)差率較高情況下，由于低次轉(zhuǎn)差諧波較大，而基波有功電流較小，故電網(wǎng)電流 的總諧波畸變較大，波形較差，同時(shí)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)接入變壓器容量較小時(shí)，較大的電網(wǎng) 電流諧波除了會(huì)增加線路和變壓器損耗外，還會(huì)引起輸入電網(wǎng)電壓畸變，進(jìn)一步惡化風(fēng)力 發(fā)電系統(tǒng)的控制性能。因此，迫切需要一種能夠有效抑制變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng) 電流諧波的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電 網(wǎng)電流的諧波抑制方法，該方法在變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中輸入電網(wǎng)電壓三相平衡的 情況下，能夠有效地抑制電網(wǎng)電流中由電網(wǎng)電壓諧波和雙饋發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)引起的諧波電流分 量，提高了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制性能。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種，包括以下步驟(1)采集定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的dq軸分量；(2)在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)采集定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的dq軸分量參考值；(3)按下述公式提取電網(wǎng)中的交流諧波電流分量ILD_H = ILD-IGD_REF-ISD_REFILQ_H = ILQ-IGQ_REF-ISQ_REF式中ILD_H和ILQ_H為電網(wǎng)中的交流諧波電流分量，ILD和ILQ為電網(wǎng)電流dq軸分量，IGD_REF和IGQ_REF為網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流dq軸分量參考值，ISD_REF和ISQ_REF 為雙饋發(fā)電機(jī)定子電流dq軸分量參考值；(4)根據(jù)電網(wǎng)中的交流諧波電流分量所含低次諧波的幅值大小和正負(fù)序情況，消 除電網(wǎng)電流中包含的正序低次諧波和負(fù)序低次諧波，得到為抑制各次諧波電流所需加入的 網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流參考值；(5)將各次網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流參考值求和得到為抑制各次諧波電流所需加入的 網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流的總參考值，然后將其加入到網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流dq軸分量參考 值中，通過(guò)網(wǎng)側(cè)逆變器的電流閉環(huán)控制，產(chǎn)生相反的電流諧波來(lái)消除電網(wǎng)電流中已有的諧 波電流。而且，所述的采集定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的dq軸分量的方法如下(1)讀取電網(wǎng)電流、網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流、雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流、電網(wǎng)輸入三相 電壓、變頻器直流電壓和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)角；(2)將三相電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值送入數(shù)字鎖相環(huán)中，得到電網(wǎng)電壓相位角、定子磁鏈相 位角，并通過(guò)下述公式計(jì)算轉(zhuǎn)差角度Oe= Y-Pg式中σ κ為轉(zhuǎn)差角度，、為定子磁鏈相位角，P G為轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)角；(3)將網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流和電網(wǎng)電流按照定子磁鏈相位角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，將 雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流按照轉(zhuǎn)差角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，分別得到定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 系下的dq軸分量電網(wǎng)電流dq軸分量ILD和ILQ，網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流dq軸分量IGD和 IGQ，雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流dq軸分量IRD和IRQ。而且，所述的采集定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的dq軸分量參考值的方法 如下通過(guò)對(duì)網(wǎng)側(cè)逆變器進(jìn)行直流電壓控制，實(shí)現(xiàn)直流電壓恒定和網(wǎng)側(cè)逆變器輸入單位功 率因數(shù)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器進(jìn)行功率控制，實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)按主控系統(tǒng)指令輸出有 功和無(wú)功功率，在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，分別得到定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的dq軸分量參考值網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流dq軸分量參考值IGD_REF = I⑶，IGQ_REF = IGQ ；雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流dq軸分量參考值IRD_REF = IRD, IRQ_REF = IRQ ；雙饋發(fā)電機(jī)定子電流dq軸分量參考值ISD_REF和ISQ_REF按下述公式計(jì)算得到式中IRD_REF和IRQ_REF雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流dq軸分量參考值，Ls和Lm為雙饋 發(fā)電機(jī)的定子電感和勵(lì)磁電感，Us和We為電網(wǎng)線電壓和電網(wǎng)頻率，k為雙饋電機(jī)定轉(zhuǎn)子匝 比。而且，所述消除電網(wǎng)電流中包含的正序低次諧波方法為將交流諧波電流分量按 照(n-1) Y角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，經(jīng)過(guò)低通濾波得到電網(wǎng)電流中表現(xiàn)為直流量的正序低次諧 波；將正序低次諧波與零參考值比較，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，再按(n-1) Y角進(jìn)行反旋轉(zhuǎn)變換得到為1, 1sd^ref ~ τ ι rd_refLs k — Mko^eLs L· 1 .sq 一 ref ~Jc 叫- ref5抑制該次諧波電流所需加入的網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流參考值，其中η = 3、5、7。而且，所述消除電網(wǎng)電流中包含的負(fù)序低次諧波的方法為將交流諧波電流分量 按照-(η+1) γ角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，經(jīng)過(guò)低通濾波得到電網(wǎng)電流中表現(xiàn)為直流量的負(fù)序低次 諧波；將負(fù)序低次諧波與零參考值比較，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，再按-(n+1) Y角進(jìn)行反旋轉(zhuǎn)變換得 到為抑制該次諧波電流所需加入的網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流參考值，其中η = 3、5、7。而且，所述的低次諧波包括3次轉(zhuǎn)差次諧波、3次過(guò)諧波、5次諧波和7次諧波。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本諧波抑制方法提取電網(wǎng)電流中的交流諧波電流分量并以相反的諧波角方向 反變換為相應(yīng)的諧波控制量，作為網(wǎng)側(cè)逆變器的諧波電流參考值，通過(guò)網(wǎng)側(cè)逆變器控制輸 出與電網(wǎng)電流中原有諧波分量極性相反的電流諧波以抵消電網(wǎng)電流中原有諧波分量，有效 地抑制了電網(wǎng)電流中因電網(wǎng)電壓存在諧波和雙饋發(fā)電機(jī)自身產(chǎn)生的諧波電流分量，尤其是 對(duì)危害較大的3次轉(zhuǎn)差次諧波和過(guò)諧波以及5次諧波和7次諧波等低次諧波電流具有明 顯的抑制效果，解決了在次同步轉(zhuǎn)差率較高情況下現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行電網(wǎng)電流總諧波含量較高的難 題。2、本諧波抑制方法通過(guò)從電網(wǎng)電流dq軸分量ILD和ILQ中減去網(wǎng)側(cè)逆變器交流 側(cè)電流dq軸分量參考值IGD_REF和IGQ_REF以及雙饋發(fā)電機(jī)定子電流dq軸分量參考值 ISD_REF和ISQ_REF的方法來(lái)提取電網(wǎng)電流中的交流諧波電流分量ILD_H和ILQ_H，具有實(shí) 現(xiàn)方法簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。3、本諧波抑制方法將電網(wǎng)電流中的交流諧波分量變換到以需要消除諧波頻率的 速度旋轉(zhuǎn)的dq坐標(biāo)系下，由于電網(wǎng)電流中的交流諧波分量dq表現(xiàn)為dq軸的直流量，即所 要消除諧波分量表現(xiàn)為直流量，其它次諧波均為交流量，便于各次諧波分量的提取和通過(guò) PI調(diào)節(jié)器控制。4、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)電流的諧波抑制方法，其特征在于：包括以下步驟：（１）采集定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的ｄｑ軸分量；（２）在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)采集定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的ｄｑ軸分量參考值；（３）按下述公式提取電網(wǎng)中的交流諧波電流分量：ＩＬＤ＿Ｈ＝ＩＬＤ－ＩＧＤ＿ＲＥＦ－ＩＳＤ＿ＲＥＦＩＬＱ＿Ｈ＝ＩＬＱ－ＩＧＱ＿ＲＥＦ－ＩＳＱ＿ＲＥＦ式中：ＩＬＤ＿Ｈ和ＩＬＱ＿Ｈ為電網(wǎng)中的交流諧波電流分量，ＩＬＤ和ＩＬＱ為電網(wǎng)電流ｄｑ軸分量，ＩＧＤ＿ＲＥＦ和ＩＧＱ＿ＲＥＦ為網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流ｄｑ軸分量參考值，ＩＳＤ＿ＲＥＦ和ＩＳＱ＿ＲＥＦ為雙饋發(fā)電機(jī)定子電流ｄｑ軸分量參考值；（４）根據(jù)電網(wǎng)中的交流諧波電流分量所含低次諧波的幅值大小和正負(fù)序情況，消除電網(wǎng)電流中包含的正序低次諧波和負(fù)序低次諧波，得到為抑制各次諧波電流所需加入的網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流參考值；（５）將各次網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流參考值求和，得到為抑制各次諧波電流所需加入的網(wǎng)側(cè)逆變器諧波電流的總參考值，然后將其加入到網(wǎng)側(cè)逆變器交流側(cè)電流ｄｑ軸分量參考值中，通過(guò)網(wǎng)側(cè)逆變器的電流閉環(huán)控制，產(chǎn)生相反的電流諧波來(lái)消除電網(wǎng)電流中已有的諧波電流。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孟永慶，侯立軍，周玲玲，張永斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津瑞能電氣有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：12[中國(guó)|天津]
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