[发明专利]一种用于抑制风力发电系统直流电压振荡的稳定器

说明书

本发明公开了一种用于抑制风力发电系统直流电压振荡的稳定器，该稳定器包括直流电压稳定器和网侧控制器，其中直流电压稳定器用于采集风机直流电压、电网频率和风机输出有功功率在次同步频率段的振荡信号，通过计算和处理后形成端电压的补偿信号，同时将端电压的补偿信号输送至网侧控制器；网侧控制器用于实时采集风机直流电压信号、风机三相输出电流信号以及三相端电压信号，并结合所接收到的端电压补偿信号，相应调节网侧电压源型变换器的驱动信号。本发明还公开了相应的抑制风机直流电压振荡的控制方法。通过本发明，能够有效的抑制风机接入弱交流电网时风力发电系统直流电压产生的振荡，增强风机直流电压的稳定性。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，更具体地，涉及一种抑制风力发电系统直流电压振荡的稳定器。

背景技术

永磁直驱风力发电系统主要包括风力涡轮机，永磁同步发电机，机侧电压源型变换器，直流侧电容和网侧电压源型变换器。其中，永磁直驱风力发电系统直流电压的稳定是通过控制网侧电压源型变换器来实现的，此方法得到的广泛的应用。在该方法中，将直流电压参考值和直流电压检测值做差，经过直流电压控制器后生成网侧电压源型变换器d轴电流参考值。将d轴电流参考值和d轴电流检测值做差，经过d轴电流控制器后生成d轴输出电压。网侧电压源型变换器根据d轴输出电压输出相应的有功功率。当直流电压发生变化的时候，直流电压参考值和直流电压检测值的误差也会发生变化，d轴输出电压也会根据这个误差发生变化，网侧电压源型变换器根据d轴输出电压来调节有功功率输出，从而稳定直流电压。

在美国专利US 2011/0140438 A1中公布了一种直驱型风力发电机的直流电压稳定方法。利用电网侧的并网变换器对直流电压的稳定进行调节，利用风力发电机侧的PWM整流器对风力发电机的电磁转矩进行调节。在美国专利US 7,692,321 B2中也公布了一种利用风力发电机侧的PWM整流器对直流电压的稳定性进行调节的方法。与前述方法不同之处在于此方法利用了风力发电机的转速信息，使得电网侧并网变换器对风力发电机的转速进行调控。

上述通过网侧电压源型变换器控制直流电压的方法在风机接入弱交流电网时有局限性，控制效果变差。在弱交流电网工况下，风机的有功功率输出的变化会影响并网点电压的变化，并网点电压的变化反过来会影响控制系统，从而影响风机有功功率输出，导致风机有功功率的输出会有一个延迟，不足以稳定直流电压。因此，在相关领域中需要寻求更加完善的控制方法，以解决这个实际问题。

发明内容

本发明的目的是设计一种用于抑制风力发电系统直流电压振荡的稳定器。在现有的控制方案基础上，它能有效的抑制风机接入弱交流电网时电压源型并网变换器直流电压产生的振荡。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于抑制风力发电系统直流电压振荡控制方法及系统。该方案如下：系统主要包括风力涡轮机，永磁同步发电机，机侧电压源型变换器，直流侧电容和网侧电压源型变换器。直流电压振荡的稳定器包括直流电压稳定器和网侧控制器。

所述直流电压稳定器用于检测风机直流电压、电网频率和风机输出有功功率在次同步频率的振荡信号，通过信号处理后形成端电压的补偿信号，同时将端电压的补偿信号输送至网侧控制器；

所述网侧控制器用于实时采集风机直流电压信号、风机三相输出电流信号以及三相端电压信号，并结合所接收到的端电压补偿信号，相应调节网侧电压源型变换器的驱动信号。

作为进一步优选地，所述直流电压稳定器包括比例调节器、带通滤波器和相位调节器，其中：

比例调节器用于实时采集风机直流电压信号、风机三相输出电流信号以及三相端电压信号，并基于采集值通过计算和选择得出调理信号，然后将其输出至带通滤波器；

带通滤波器用于接收调理信号，并检测出其中的次同步频率段的振荡信号，并将次同步频率段的振荡信号输出至相位调节器；

相位调节器用于接收次同步频率段的振荡信号，并将其相位进行调节和处理得到风机端电压补偿信号。