[发明专利]抑制双馈式风力发电机组定子电流不平衡及畸变的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制双馈式风力发电机组定子电流不平衡及畸变的方法，属于双馈式风力发电机组的控制领域。

背景技术

双馈式风力发电技术是当前大型风力发电机组中获得广泛应用的主流技术，这种技术通过电力电子变流装置对发电机转子电流进行控制，使风力发电机实现变速恒频运行，在大大提高了发电效率的同时，实现了发电机输出有功功率和无功功率的独立调节。与直驱式变速恒频风力发电技术相比，电力电子变流装置的容量小，机组的总成本也大大降低。

双馈式风力发电机组结构如图1所示，它包括：桨叶PI，发电机GE，变桨系统PS(含变桨控制器、变桨驱动电机及其驱动控制系统)，齿轮箱GB，变流器系统CS，风机主控系统TS，变压器TR，滤波器FL等组件。变流器系统CS(如图2所示)包括转子侧变流器CR、网侧变流器CG、变流器控制器CC及相应保护回路PR等。其中，用于风力发电机组的背靠背变流器CR&CG在本领域是已知的，并且多种结构方式均可使用。转子侧变流器CR连接到发电机GE，实现机组控制，调节功率输出；网侧变流器CG连接电网GR，在实现能量双向流的同时，控制直流母线电压的稳定，以及对网侧的功率因数进行调节；变流器控制器CC与变流器相连，以接收指示变流器的电流、电压数据，根据所测得的数据，进行相应的运行操作或保护。

根据电路的基本原理，任一三相交流电压(电流)总可以分解为正序、负序、零序以及其它分量如谐波分量的和。为分析方便，这里将基波正序分量简称为正序分量，除去基波正序分量的其它分量之和，简称为非正序分量，如下式(1)所示，e＝e₊+e^e(1)，其中e₊表示电压或电流的正序分量；e^e表示电压或电流的非正序分量。当交流电压或电流三相平衡(即三相的幅值相等、相位互差120°、正方向旋转)时，只含有正序分量；当电压或电流三相不平衡或畸变时，在电压或电流中除正序分量外还将含有其它的非正序分量。

一般地，双馈式风力发电机组的系统设计一般都按照电网电压平衡考虑，即只有正序对称分量，此时e＝e₊。根据双馈式发电机的结构和工作原理，做如下些假设以突出重点和便于分析：①忽略空间谐波，设三相绕组对称并且在空间上互差120度电角度，其所产生的磁势沿气隙圆周按照正弦规律分布；②忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定(定常线性对称)的；③忽略铁芯损耗；④不考虑频率和温度变化对各绕组电阻的影响；⑤如无特别说明，转子侧的参数都是经过折算到定子侧的参数，折算后的定转子绕组匝数相等。

定、转子电压方程为：

公式(2)

由上式可知，双馈式发电机的定转子电压分别由定转子绕组等效电阻压降、感应电动势中的变压器电动势和感应电动势中的旋转电动势等三部分共同组成。定子电压方程展开为：