[发明专利]风力发电系统共模电压抑制方法

说明书

本发明涉及一种风力发电系统共模电压抑制方法，发电机的定子绕组经变压器连接到电网，转子绕组通过机侧变流器MSC将频率变化的交流电能变换为直流电能，再经过网侧变流器GSC直流电能变换为固定频率的交流电能,经变压器连接到电网；通过控制功率变换器调节电机转子电流,实现电机转速变化的条件下,电机输出频率恒定的电能；MSC和GSC控制中两个PWM模块，根据电压给定，选择电压空间矢量，生成变流器的功率开关信号，在已有变流器PWM模块的基础上，机侧和网侧变流器电压空间矢量调制综合考虑，协调选择零电压矢量进行调制，有效降低系统共模电压。方法简单易行、行之有效，经济实用。

技术领域

本发明涉及一种电机控制技术，特别涉及一种风力发电系统共模电压抑制方法。

背景技术

兆瓦级风力发电机和变流器系统，因采用电压脉宽调制(PWM)导致系统的共模电压高,引起过高的轴电流,容易造成轴承电腐蚀损坏；共模电压过高还会对电机绕组绝缘造成损坏，影响电机绕组绝缘寿命和失效率。共模电压过高也可能造成电气系统电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)的问题；如果有大量零序电流流通还会引起不必要的系统零序电流损耗。

发明内容

本发明是针对兆瓦级风力发电机采用电压脉宽调制导致系统共模电压高的问题，提出了一种风力发电系统共模电压抑制方法，通过改变控制方法，降低兆瓦级风力发电机和变流器系统的共模电压，从而大大降低发电机轴承电腐蚀的发生，延长电机绕组的绝缘使用寿命，减小系统电磁干扰的危害，符合电磁兼容标准要求。本发明从共模电压过高的根源出发，通过改变PWM控制用于抑制系统共模电压，实际应用效果明显。

本发明的技术方案为：一种风力发电系统共模电压抑制方法，发电机的定子绕组经变压器连接到电网，转子绕组通过机侧变流器MSC将频率变化的交流电能变换为直流电能，直流电压为U_DC，再经过网侧变流器GSC直流电能变换为固定频率的交流电能,经变压器连接到电网；通过控制功率变换器调节电机转子电流,实现电机转速变化的条件下,电机输出频率恒定的电能；机侧变流器MSC和网侧变流器GSC控制中两个PWM模块，根据电压给定，选择电压空间矢量，生成变流器的功率开关信号，机侧变流器PWM模块将下一个周期要输出的电压矢量信息传递到网侧变流器的PWM模块，网侧变流器PWM模块也将下一个周期要输出的电压矢量信息传递到机侧变流器的PWM模块，当任意一个变流器需要输出零电压矢量时，依据下表以最小共模电压U_NG为原则选择零电压矢量V0或V7输出，降低系统共模电压，

。

本发明的有益效果在于：本发明风力发电系统共模电压抑制方法，使得高频共模电压的幅值大大降低；经过寄生电容流通的轴电流大大降低；轴承的电腐蚀现象大大减少；电机绕组的绝缘寿命延长，避免过早的失效；系统电磁辐射降低，电磁兼容性能改善；不改变硬件结构，软件修改易于实现成本低；变流器电压输出特性不会改变。简单易行、行之有效，经济实用，对提高风电机组的可靠性，降低维护成本，具有很大的经济价值和前景。

附图说明

图1为风力双馈异步发电机控制系统结构图；

图2为风力双馈异步发电机控制系统示意图；

图3为电压空间矢量图；

图4为变流器输出电压和共模电压示意图；

图5a为本发明方案实施前共模电压波形图；

图5b为本发明方案实施后共模电压波形图；

图6a为本发明方案实施前共模电压频谱图；

图6b为本发明方案实施后共模电压频谱图；

图7为本发明风力双馈异步发电机控制系统示意图。

具体实施方式