[发明专利]用于双馈感应机器的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及双馈机器，尤其涉及通过双馈机器的控制对交流（AC）电力网络的次谐波振荡进行阻尼。

背景技术

双馈感应机器用在各种发电机和马达驱动器中。一种包括变换器的这样的电机驱动器是双馈滑环发电机配置，其转子电路包括两个变换器，在两个变换器之间具有直流电压中间电路。一个变换器电气地位于直流电压中间电路与转子之间，而另一个变换器电气地位于直流电压中间电路与要被供给的电网之间。

这样的双馈滑环发电机通常用于风轮机中。有时，这些种类的风轮机中的许多风轮机位于以下地方：其中到电网的连接需要长传输线。长线具有趋于限制所生成的电力的传输的相当大的电感。惯例是通过使用与传输线串联连接的电容来减轻该问题。然而，这种对电感的串联补偿具有下述缺点：电容器与线和供电网络的电感形成谐振频率低于电网的标称频率（50Hz或60Hz）的谐振电路。

这种次同步谐振的激励引起电压幅值和相位的快速变化，这会引起对连接至网络的设备的机械和电应力，有时会导致永久损害。

例如，在文件“Jindal,A.,Irwin,G.and Woodford,D.:Sub-Synchronous Interactions with Wind Farms Connected Near Series Compensated AC Lines.Proceedings of 9th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Power Plants,Oct.18-19,2010,Québec City,Canada”中，描述了通过双馈发电机的次同步谐振的激励。

然而，在该文件中未给出用于对谐振进行阻尼的明确装置。

在文件“Hughes,M.,Anaya-Lara,O.,Jenkins,N.and Strbac,G.:APower System Stabilizer for DFIG-Based Wind Generation.IEEE Transactions on Power Systems,Vol.21,No.2,May 2006,pp.763-772”中，提出了测量定子中的有功功率并且在对转子变换器的相位角参考进行高通滤波之后馈送信号。该方法的问题是当发电机速度接近于同步速度时，转子电压非常低，由此其相位角的变化具有小的阻尼效应。为此，如果网络中存在谐振，则不可以以该速度范围操作变换器。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法以及用于实施该方法的设备以解决与双馈感应发电机关联的上述问题。本发明的目的是通过以独立权利要求中所陈述的内容为特征的方法和设备来实现的。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

本发明基于以下构思：对控制转子磁链的控制系统中的转子磁链参考进行修改。经修改的转子磁链参考是通过对阻尼信号与通常用作转子磁链参考的信号求和而获得的。然后在控制中将经修改的转子磁链信号作为参考信号来使用。

优选地，基于估计的机器转矩或者具有类似特性的其它信号来形成阻尼信号。

本方法和设备的优点是：其高效地对次同步振荡进行阻尼，以使得可以安全地使用电网并且电力产生稳定。

本发明的另外的优点是：其可以遍及整个速度范围来使用，用于使操作稳定。本发明的方法和设备需要对电流控制结构的最小改变，因此容易实现本发明。

附图说明

以下将参照附图借助于优选实施例更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了当次同步谐振被激励时利用现有技术控制系统的网络电压振荡的模拟；

图2示出了根据本发明的实施例的包括阻尼控制的控制系统；

图3示出了阻尼信号的形成的框图；

图4示出了利用根据本发明的阻尼控制的、与图1中的模拟相同的模拟；以及

图5示出了在电网中发生故障从而引起电压暂降时根据本发明的阻尼控制的性能。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的实施例的控制系统连同用于控制双馈感应发电机（DFIG）的变频器的示例。图2中的控制系统是基于直接转矩控制的。发现直接转矩控制易于激励已处于传输线电感的适中补偿水平的次同步谐振。