[发明专利]无功功率控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明有关一种无功功率控制系统及其控制方法。

背景技术

一般而言，传统的发电装置以煤作为能量源。鉴于对环境安全以及可持续再生等因素考虑，诸如太阳能面板和风力涡轮机等发电装置逐渐引起人们的注意。当从该等发电装置输出的电能被并入电网进行输送时，为了满足特定的电网需求以及维持电网稳定，通常需要对所输出的电能进行无功功率控制。

传统的无功功率控制基于这样的假设：对于三相交流电，电网基本上在三相上保持对称。在这样的假设下，无功功率的控制通过直接调节在正序输出的电能而不考虑负序的电能。然而，在不平衡电网中，传统的无功功率控制方法不再有效，因为负序的分量会在输出的电能中产生二阶的扰动。因此，在不考虑负序分量的无功功率控制时，这样的无功功率控制方法显得不够精确。

此外，当前有许多国家都要求发电装置在电网发生故障时仍能保持与电网的连接，或者说具备低电压穿越的能力。然而，在电网发生故障时进行准确的无功功率控制显得更加具有挑战性。

因此，有必要提供一种无功功率控制系统及其控制方法来解决上面提及的技术问题。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种无功功率控制系统。该无功功率控制系统包括电能转换装置和控制器。电能转换装置用于将经由发电装置输出的第一种形式的电能转换成适合电网输送的第二种形式的电能。控制器用于检测在电能转换装置和电网之间传输的电能；从检测的电能分离出正序分量和负序分量；对正序分量执行正序的无功功率控制；对负序分量执行负序的无功功率控制；以及基于正序和负序的无功功率控制传送控制信号给电能转换装置，以使得电能转换装置调节在电能转换装置和电网之间传输的电能的无功功率。

本发明的另一个方面在于提供一种无功功率控制方法，用于对在发电装置和电网之间传输的电能执行无功功率控制。该无功功率控制方法包括如下步骤：检测在该发电装置和电网之间传输的电能；从检测到的电能分离出正序分量和负序分量；对正序分量执行正序的无功功率控制；对负序分量执行负序的无功功率控制；以及基于正序的无功功率控制和负序的无功功率控制调节在该发电装置和电网之间传输的电能的无功功率。

本发明的再一个方面在于提供一种无功功率控制系统，该无功功率控制系统包括电能转换器和控制器。电能转换器包括发电机侧变换器和电网侧变换器，该发电机侧变换器与发电装置电性连接以用于将该发电机产生的交流电变换成直流电。该电网侧变换器与电网相连接以用于将该直流电转换成交流电。控制器可控制性地连接该电网侧变换器，控制器用于检测在该电网侧变换器和电网之间传输的交流电。控制器还用于从检测到的交流电中分离出第一序列分量和第二序列分量，对该第一序列分量执行第一无功功率控制以产生第一指令信号以及对该第二序列分量执行第二无功功率控制以产生第二指令信号。控制器还用于响应该第一指令信号和该第二指令信号传送控制信号给该电网侧变换器，以使得该电网侧变换器调节在该电网侧变换器和该电网之间传输的交流电的无功功率。

本发明的无功功率控制系统和无功功率控制方法，通过检测传输到电网的电能，并从检测到的电能中分离不同的序列分量，以及对不同的序列分量分别执行对应的无功功率控制，从而使得系统的无功功率控制变得更加精确。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为本发明无功功率控制系统的一种实施方式的模块图。

图2所示为本发明无功功率控制系统中控制器的一种实施方式的模块图。

图3所示为图2所示的控制器中部分电路的一种实施方式的模块图。

图4所示为图3所示的电流分离电路中正序电流分离电路的一种实施方式的模块图。

图5所示为图3所示的电流分离电路中负序电流分离电路的一种实施方式的模块图。

图6所示为图3所示的功率计算电路中第一功率计算电路的一种实施方式的模块图。

图7所示为图3所示的功率计算电路中第二功率计算电路的一种实施方式的模块图。

图8所示为图2所示的正序功率调节器中第一正序调节模组的一种实施方式的模块图。

图9所示为图2所示的正序功率调节器中第二正序调节模组的一种实施方式的模块图。

图10所示为图2所示的负序功率调节器中第一负序调节模组的一种实施方式的模块图。

图11所示为图2所示的负序功率调节器中第二负序调节模组的一种实施方式的模块图。