[发明专利]孤岛模式开绕组双馈风力发电微电网系统的谐波消除设备

说明书

本发明涉及孤岛模式开绕组双馈风力发电微电网系统的谐波消除设备，通过在转子侧变流器的控制器使用定子磁链观测器计算固定电压，使转子侧变流器的控制器的控制方式为外环电压和内环电流控制的双闭环控制，通过直流母线侧变流器的控制器的电压控制和谐波补偿环节，使得全谐振频率下无论发电机参数如何，传递函数均为零，能够完全抑制端口电压扰动的影响。本发明通过磁链定向的矢量控制方式对系统进行控制，利用定子侧变流器对系统谐波进行补偿，能够实现当开绕组双馈电机微电网系统由于带非线性负载运行等因素造成系统谐波较大时，谐波能够有效地被清除。

技术领域

本发明属于微电网控制领域，尤其是孤岛模式开绕组双馈风力发电微电网系统的谐波消除设备。

背景技术

双馈式风力发电机广泛应用在大中型风力发电机组中，双馈风力发电机的结构与组成与绕线式感应电动机相同，根据发电机的需要主要是电磁设计要求不同。双馈风力发电机一般采用4极或6极，2MW以下的发电机多采用4极，2MW以上的发电机多采用6极。双馈风力发电机定子直接与电网相连，绕线转子通过变频器与电网相连。当双馈发电机的负载和转速变化时，通过变频器调节馈入转子绕组的电流频率与相位，可保持定子输出的电压和频率稳定。但是当开绕组双馈风力发电机微电网系统由于带非线性负载运行等因素造成系统谐波较大时，端口电压的谐波较大，传统的开绕组双馈风力发电微电网系统无法解决现如今的问题，导致输出的电压不稳定，输电质量不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出孤岛模式开绕组双馈风力发电微电网系统的谐波消除设备，能够当开绕组双馈电机微电网系统由于带非线性负载运行等因素造成系统谐波较大时，进行谐波消除。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

孤岛模式开绕组双馈风力发电微电网系统的谐波消除设备，包括转子侧变流器、转子侧变流器的控制器、定子侧变流器、定子侧变流器的控制器、直流母线侧变流器、直流母线侧变流器的控制器、开绕组双馈风力发电机和非线性负载，所述转子侧变流器的控制器连接并控制转子侧变流器，定子侧变流器的控制器连接并控制定子侧变流器，直流母线侧变流器的控制器连接并控制直流母线侧变流器，直流母线侧变流器的输入端连接电池，转子侧变流器和定子侧变流器分别连接直流母线侧变流器输出的直流电压V_dc，转子侧变流器连接开绕组双馈风力发电机的转子绕组，定子侧变流器连接开绕组双馈风力发电机的定子绕组，非线性负载连接开绕组双馈风力发电机定子绕组的另一端。

而且，所述直流母线侧变流器、转子侧变流器和定子侧变流器为电压源型逆变器。

而且，所述转子侧变流器的控制器包括定子磁链观测器、PIR控制器、PI控制器和SVPWM控制器，定子磁链观测器、PIR控制器、PI控制器和SVPWM控制器串行连接，SVPWM控制器进行电压外环的控制，PI控制器进行电流内环的控制。

而且，所述电压外环的电压控制器由如下数学模型构成：

其中，为实际电压，为的α轴电压分量，为的β轴电压分量，和通过定子磁链观测器计算得到，为给定固定电压，的差值经过比例积分谐振（PIR）控制器进行控制；

电流内环的电流控制器由如下数学模型构成：

其中，为转子电流d轴参考值，为转子电流q轴参考值，为转子电流d轴分量，为转子电流q轴分量，为电机定子电流，为电流控制器的比例系数，为电流控制器的积分系数，为转子侧变换器交流侧电压d轴输入参考值，为转子侧变换器交流侧电压q轴输入参考值，为开绕组双馈风力发电机励磁电感，为定子的电感，为转子的电感，为定子转差角速度。

而且，所述定子侧变流器的控制器包括电压控制和谐波补偿环节、PI控制器和SVPWM控制器，谐波补偿模块、PI控制器和SVPWM控制器串行连接，SVPWM控制器进行电压外环的控制，PI控制器进行电流内环的控制。