用于雙饋感應(yīng)機(jī)器的控制系統(tǒng)技術(shù)方案

一種用于通過(guò)變頻器控制雙饋感應(yīng)機(jī)器的方法和設(shè)備，該變頻器包括：轉(zhuǎn)子側(cè)變換器（INU），該轉(zhuǎn)子側(cè)變換器連接至雙饋感應(yīng)機(jī)器（DFIG）的轉(zhuǎn)子電路并且具有利用轉(zhuǎn)子磁鏈作為反饋?zhàn)兞康目刂葡到y(tǒng)；電網(wǎng)側(cè)變換器（ISU），該電網(wǎng)側(cè)變換器連接至交流電力網(wǎng)絡(luò)；以及直流電壓中間電路（DC），該直流電壓中間電路連接在轉(zhuǎn)子側(cè)變換器（INU）與電網(wǎng)側(cè)變換器（ISU）之間。該方法包括：形成轉(zhuǎn)子磁鏈參考（ψr,ref），形成阻尼信號(hào)（ψref,D），對(duì)阻尼信號(hào)與轉(zhuǎn)子磁鏈參考求和以獲得經(jīng)修改的轉(zhuǎn)子磁鏈參考（ψref），以及將所述經(jīng)修改的轉(zhuǎn)子磁鏈參考饋送至轉(zhuǎn)子側(cè)變換器（INU）的控制器以對(duì)次同步諧振進(jìn)行阻尼。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及雙饋機(jī)器，尤其涉及通過(guò)雙饋機(jī)器的控制對(duì)交流(AC)電力網(wǎng)絡(luò)的次諧波振蕩進(jìn)行阻尼。
技術(shù)介紹
雙饋感應(yīng)機(jī)器用在各種發(fā)電機(jī)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器中。一種包括變換器的這樣的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是雙饋滑環(huán)發(fā)電機(jī)配置，其轉(zhuǎn)子電路包括兩個(gè)變換器，在兩個(gè)變換器之間具有直流電壓中間電路。一個(gè)變換器電氣地位于直流電壓中間電路與轉(zhuǎn)子之間，而另一個(gè)變換器電氣地位于直流電壓中間電路與要被供給的電網(wǎng)之間。這樣的雙饋滑環(huán)發(fā)電機(jī)通常用于風(fēng)輪機(jī)中。有時(shí)，這些種類的風(fēng)輪機(jī)中的許多風(fēng)輪機(jī)位于以下地方其中到電網(wǎng)的連接需要長(zhǎng)傳輸線。長(zhǎng)線具有趨于限制所生成的電力的 傳輸?shù)南喈?dāng)大的電感。慣例是通過(guò)使用與傳輸線串聯(lián)連接的電容來(lái)減輕該問(wèn)題。然而，這種對(duì)電感的串聯(lián)補(bǔ)償具有下述缺點(diǎn)電容器與線和供電網(wǎng)絡(luò)的電感形成諧振頻率低于電網(wǎng)的標(biāo)稱頻率(50Hz或60Hz)的諧振電路。這種次同步諧振的激勵(lì)引起電壓幅值和相位的快速變化，這會(huì)引起對(duì)連接至網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的機(jī)械和電應(yīng)力，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致永久損害。例如，在文件“ Jindal, A.，Irwin, G. and Woodford, D. : Sub-SynchronousInteractions with Wind Farms Connected Near Series Compensated AC Lines.Proceedings of 9th International Workshop on Large-Scale Integration of WindPower into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore WindPower Plants, Oct. 18-19，2010，Quebec City, Canada” 中，描述了通過(guò)雙饋發(fā)電機(jī)的次同步諧振的激勵(lì)。然而，在該文件中未給出用于對(duì)諧振進(jìn)行阻尼的明確裝置。在文件“Hughes, M.，Anaya-Lara, 0.，Jenkins, N. and Strbac, G. : APowerSystem Stabilizer for DFIG-Based Wind Generation. IEEE Transactions on PowerSystems, Vol. 21, No. 2，May 2006, pp. 763-772”中，提出了測(cè)量定子中的有功功率并且在對(duì)轉(zhuǎn)子變換器的相位角參考進(jìn)行高通濾波之后饋送信號(hào)。該方法的問(wèn)題是當(dāng)發(fā)電機(jī)速度接近于同步速度時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓非常低，由此其相位角的變化具有小的阻尼效應(yīng)。為此，如果網(wǎng)絡(luò)中存在諧振，則不可以以該速度范圍操作變換器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種方法以及用于實(shí)施該方法的設(shè)備以解決與雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)關(guān)聯(lián)的上述問(wèn)題。本專利技術(shù)的目的是通過(guò)以獨(dú)立權(quán)利要求中所陳述的內(nèi)容為特征的方法和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)了本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例。本專利技術(shù)基于以下構(gòu)思對(duì)控制轉(zhuǎn)子磁鏈的控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子磁鏈參考進(jìn)行修改。經(jīng)修改的轉(zhuǎn)子磁鏈參考是通過(guò)對(duì)阻尼信號(hào)與通常用作轉(zhuǎn)子磁鏈參考的信號(hào)求和而獲得的。然后在控制中將經(jīng)修改的轉(zhuǎn)子磁鏈信號(hào)作為參考信號(hào)來(lái)使用。優(yōu)選地，基于估計(jì)的機(jī)器轉(zhuǎn)矩或者具有類似特性的其它信號(hào)來(lái)形成阻尼信號(hào)。本方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是其高效地對(duì)次同步振蕩進(jìn)行阻尼，以使得可以安全地使用電網(wǎng)并且電力產(chǎn)生穩(wěn)定。本專利技術(shù)的另外的優(yōu)點(diǎn)是其可以遍及整個(gè)速度范圍來(lái)使用，用于使操作穩(wěn)定。本專利技術(shù)的方法和設(shè)備需要對(duì)電流控制結(jié)構(gòu)的最小改變，因此容易實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)。附圖說(shuō)明以下將參照附圖借助于優(yōu)選實(shí)施例更詳細(xì)地描述本專利技術(shù)，在附圖中圖I示出了當(dāng)次同步諧振被激勵(lì)時(shí)利用現(xiàn)有技術(shù)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)電壓振蕩的模擬；圖2示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的包括阻尼控制的控制系統(tǒng)；圖3示出了阻尼信號(hào)的形成的框圖；圖4示出了利用根據(jù)本專利技術(shù)的阻尼控制的、與圖I中的模擬相同的模擬；以及圖5示出了在電網(wǎng)中發(fā)生故障從而引起電壓暫降時(shí)根據(jù)本專利技術(shù)的阻尼控制的性倉(cāng)泛。具體實(shí)施例方式圖2示出了根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的控制系統(tǒng)連同用于控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)的變頻器的示例。圖2中的控制系統(tǒng)是基于直接轉(zhuǎn)矩控制的。發(fā)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制易于激勵(lì)已處于傳輸線電感的適中補(bǔ)償水平的次同步諧振。例如在美國(guó)專利6，741，059中公開(kāi)了傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)直接轉(zhuǎn)矩受控系統(tǒng)的示例。在直接轉(zhuǎn)矩受控系統(tǒng)中，例如在上述美國(guó)專利中的直接轉(zhuǎn)矩受控系統(tǒng)中，機(jī)器轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)鞘芸刈兞俊８鶕?jù)測(cè)量的定子電流矢量、測(cè)量的轉(zhuǎn)子電流矢量和定子磁鏈?zhǔn)噶縼?lái)估計(jì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康膶?shí)際值。通過(guò)對(duì)定子電壓矢量進(jìn)行積分來(lái)估計(jì)定子磁鏈?zhǔn)噶俊Ｔ趫D2中，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子連接至具有相A、相B、相C的供電網(wǎng)絡(luò)。此外，電網(wǎng)側(cè)變換器(ISU)連接至網(wǎng)絡(luò)并且連接至直流中間電路(DC)。轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(INU)連接至具有相a、相b、相c的DFIG的轉(zhuǎn)子。圖2還示出了連接至轉(zhuǎn)子電路的撬棒電路20。測(cè)量定子電流isA、isB和電壓VsA、Vsb，將這些值饋送至轉(zhuǎn)矩和磁鏈估計(jì)器塊21。轉(zhuǎn)矩和磁鏈估計(jì)器塊21從定子磁鏈計(jì)算塊30接收另外計(jì)算的定子磁鏈?zhǔn)噶縙^以及該定子磁鏈的幅值|vl|。根據(jù)測(cè)量的定子電壓、定子電流并且根據(jù)定子電阻來(lái)計(jì)算定子磁鏈。轉(zhuǎn)矩和磁鏈估計(jì)器塊21還接收無(wú)功功率參考Qref。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)器塊21估計(jì)機(jī)器的轉(zhuǎn)矩Tel、Te2和轉(zhuǎn)子磁鏈4古計(jì)的轉(zhuǎn)矩Tel與轉(zhuǎn)矩參考I；ef —起被饋送至三級(jí)滯環(huán)控制塊26。估計(jì)的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶勘火佀椭链沛溕葏^(qū)識(shí)別塊(flux sector identification block)23 以及 ABS 塊 22,該 ABS 塊 22 計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康拈L(zhǎng)度并將其進(jìn)一步饋送至DTC控制塊25內(nèi)部的二級(jí)滯環(huán)控制塊24。二級(jí)滯環(huán)控制塊24還接收轉(zhuǎn)子磁鏈的參考Ψ&。在傳統(tǒng)的DTC控制中，磁鏈參考Ψμ直接從轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)器塊21獲得。然而，在本專利技術(shù)中，供應(yīng)給DTC調(diào)制器的磁鏈參考是通過(guò)對(duì)來(lái)自轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子磁鏈估計(jì)器21的參考與來(lái)自阻尼塊29的阻尼信號(hào)求和而獲得的經(jīng)修改的磁鏈參考。根據(jù)圖2的實(shí)施例，阻尼信號(hào)是使用轉(zhuǎn)矩參考TMf和轉(zhuǎn)矩估計(jì)Te2而獲得的。在圖2的示例中，在估計(jì)器塊21中計(jì)算用于阻尼的轉(zhuǎn)矩估計(jì)。二級(jí)滯環(huán)控制塊24和三級(jí)滯環(huán)控制塊26還接收來(lái)自滯環(huán)帶控制塊27的輸入。滯環(huán)帶控制塊27控制滯環(huán)帶的寬度并且由此影響切換頻率。因此，滯環(huán)帶控制塊接收來(lái)自對(duì)切換頻率&￥進(jìn)行控制的切換狀態(tài)邏輯和切換頻率計(jì)算塊28的輸入。滯環(huán)控制塊輸出用于切換狀態(tài)邏輯塊28的磁鏈位和轉(zhuǎn)矩位，切換狀態(tài)邏輯塊28還接收來(lái)自磁鏈扇區(qū)識(shí)別塊23的關(guān)于轉(zhuǎn)子磁鏈的扇區(qū)的信息。切換狀態(tài)邏輯和切換頻率計(jì)算塊28向轉(zhuǎn)子側(cè)變換器輸出切換指令sa、Sb、S。。如上所述，在調(diào)制器中使用經(jīng)修改的轉(zhuǎn)子磁鏈參考。圖3示出了該經(jīng)修改的信號(hào)的計(jì)算的示例。從轉(zhuǎn)矩估計(jì)Te中減去31轉(zhuǎn)矩參考T rf。對(duì)該減法的結(jié)果進(jìn)行高通濾波32 和低通濾波33 二者，用于將可能的偏移和高頻噪聲從差信號(hào)中移除。濾波后的信號(hào)進(jìn)一步與放大因子Kd相乘，該放大因子Kd可以用于限定與如圖2所示的磁鏈參考相加的阻尼信號(hào)的校正幅值。應(yīng)清楚，可以將低通濾波器和高通濾波器組合以形成帶通濾波器。如果需要，除了放大調(diào)整之外，還可以使用合適的相本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種通過(guò)變頻器控制雙饋感應(yīng)機(jī)器的方法，所述變頻器包括：轉(zhuǎn)子側(cè)變換器（INU），所述轉(zhuǎn)子側(cè)變換器連接至所述雙饋感應(yīng)機(jī)器（DFIG）的轉(zhuǎn)子電路并且具有利用轉(zhuǎn)子磁鏈作為反饋?zhàn)兞康目刂葡到y(tǒng)，電網(wǎng)側(cè)變換器（ISU），所述電網(wǎng)側(cè)變換器連接至交流電力網(wǎng)絡(luò)，以及直流電壓中間電路（DC），所述直流電壓中間電路連接在所述轉(zhuǎn)子側(cè)變換器（INU）與所述電網(wǎng)側(cè)變換器（ISU）之間，所述方法包括：形成轉(zhuǎn)子磁鏈參考（ψr,ref），其特征在于，所述方法包括：形成阻尼信號(hào)（ψref,D），對(duì)所述阻尼信號(hào)與所述轉(zhuǎn)子磁鏈參考求和，以獲得經(jīng)修改的轉(zhuǎn)子磁鏈參考（ψref），以及將所述經(jīng)修改的轉(zhuǎn)子磁鏈參考饋送至所述轉(zhuǎn)子側(cè)變換器（INU）的控制器，以對(duì)次同步諧振進(jìn)行阻尼。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：約科·尼拉寧，斯拉沃米爾·塞曼，雷約·弗塔嫩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：ABB公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：