一種基于無功控制的PMSG低電壓穿越系統技術方案

本發明專利技術提供了一種基于無功控制的PMSG低電壓穿越系統，包括：與電網連接的逆變器、能持續調節的靜止同步無功補償器、以及PMSG系統；其中靜止同步無功補償器連接至PMSG系統并網口高壓端；而且其中靜止同步無功補償器與逆變器協同操作以執行聯合控制，使得當電網電壓在預定正常范圍波動時，靜止同步無功補償器用于穩定并網口電壓；當電網故障造成并網口電壓跌落從而使得電網電壓不處于預定正常范圍時，使得逆變器運行在靜止無功補償模式，并且逆變器聯合靜止同步無功補償器一起向電網輸出無功功率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術設及大規模風電并網
，更具體地說，本專利技術設及一種基于無功控 制的PMSG任ermanentManetSync虹onousGenerators,永磁直驅同步發電機）低電壓穿越 系統。
技術介紹
目前針對不平衡電網電壓下永磁直驅風電系統的低電壓穿越控制，采用的主要是 通過獲取正負序電壓的相位得到正負序的電壓電流值，并計算并網電抗器的有功功率消耗 直流分量、余弦分量、正弦分量，通過計算逆變器輸出有功功率和無功功率直流分量的參考 值計算逆變器輸出電流的正負序分量。 但是，由于電網電壓不對稱故障或不平衡造成的電壓跌落，會導致風電機脫網的 問題?，F有技術提出了解決由于電網電壓不對稱故障或不平衡造成的電壓跌落，導致風電 機脫網的問題的技術方案。但是，當電網深度跌落時，現有技術無法繼續保證風電機并網運 行的狀態，風力發電機只能夠脫網運行。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠針對 不平衡電網電壓下的永磁直驅風電系統的低電壓穿越，解決由于電網電壓不對稱故障或不 平衡造成的電壓跌落，導致風電機脫網的問題；而且，當電網深度跌落時，能夠繼續保證風 電機并網運行的狀態。 為了實現上述技術目的，根據本專利技術，提供了一種基于無功控制的PMSG低電壓穿 越系統，包括：與電網連接的逆變器、能持續調節的靜止同步無功補償器、化及PMSG系統； 其中靜止同步無功補償器連接至PMSG系統并網口高壓端，而且逆變器連接至PMSG系統；而 且其中靜止同步無功補償器與逆變器協同操作W執行聯合控制，使得當電網電壓在預定正 常范圍波動時，靜止同步無功補償器用于穩定并網口電壓；當電網故障造成并網口電壓跌 落從而使得電網電壓不處于預定正常范圍時，使得逆變器運行在靜止無功補償模式，并且 逆變器聯合靜止同步無功補償器一起向電網輸出無功功率。 優選地，逆變器依次通過直流母線和機側整流器連接至PMSG系統并網口高壓端。 優選地，所述預定正常范圍是可調節的。 優選地，所述預定正常范圍可根據電網電壓的使用情況進行調節。 優選地，所述逆變器采用雙閉環控制結構。 優選地，在所述逆變器的雙閉環控制結構中，內環為電網電流控制環，外環為發電 機轉速控制環。 優選地，所述靜止同步無功補償器采用雙閉環控制結構。 優選地，在所述靜止同步無功補償器的雙閉環控制結構中，外環為電壓控制環，內 環為電流控制環。 本專利技術采取改進型的功率控制方法，在系統并網口高壓端接入能持續調節并響應 速度快的靜止同步無功補償器（STATCOM)。采取靜止同步無功補償器與逆變器相聯合的控 審IJ，當電網電壓在正常范圍波動，靜止同步無功補償器能快速穩定并網點電壓，減少系統向 電網輸出諧波；當電網故障造成并網點電壓跌落比較嚴重時，逆變器運行在靜止無功補償 模式，聯合靜止同步無功補償器一起向電網輸出無功功率，提高和穩定并網點電壓，最終提 高低電壓穿越能力。 由此，本專利技術采用并網口高壓端加裝靜止同步無功補償器，通過靜止無功補償器 與網側逆變器的協調控制，W提高風電系統的無功補償能力，提高了永磁直驅風電機系統 的低電壓穿越能力。【附圖說明】 結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本專利技術有更完整的理解 并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，其中： 圖1示意性地示出了根據本專利技術優選實施例的基于無功控制的PMSG低電壓穿越 系統的總體框圖。 圖2示意性地示出了根據本專利技術優選實施例的基于無功控制的PMSG低電壓穿越 系統的具體示例的功能框圖。 圖3示意性地示出了根據本專利技術優選實施例的無功電流控制的原理示意圖。 圖4示意性地示出了根據本專利技術優選實施例的靜止無功補償器的原理示意圖。 圖5示意性地示出了根據本專利技術優選實施例的STATCOM控制的原理示意圖。 需要說明的是，附圖用于說明本專利技術，而非限制本專利技術。注意，表示結構的附圖可 能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號?！揪唧w實施方式】 為了使本專利技術的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本專利技術的內 容進行詳細描述。 本專利技術采用并網口高壓端加裝靜止同步無功補償器，通過靜止無功補償器 (STATCOM)與網側逆變器（根據風能捕捉原則，跟蹤風力機的轉速，實現最大風能利用，輸 出最佳功率，捕捉電網電壓跌落的深度來輸出無功功率，達到調節的作用。安裝在風電機系 統外部）的協調控制，W提高風電系統的無功補償能力，提高了永磁直驅風電機（PMSG)系 統的低電壓穿越能力。 圖1示意性地示出了根據本專利技術優選實施例的基于無功控制的PMSG低電壓穿越 系統的總體框圖。[002引具體地，如圖1所示，根據本專利技術的基于無功控制的PMSG低電壓穿越系統包括：與 電網連接的逆變器、能持續調節的靜止同步無功補償器、W及PMSG系統；其中靜止同步無 功補償器連接至PMSG系統并網口高壓端，而且逆變器連接至PMSG系統；而且其中靜止同步 無功補償器與逆變器協同操作W執行聯合控制，使得當電網電壓在預定正常范圍波動時， 靜止同步無功補償器用于穩定并網口電壓；當電網故障造成并網口電壓跌落從而使得電網 電壓不處于預定正常范圍時，使得逆變器運行在靜止無功補償模式，并且逆變器聯合靜止 同步無功補償器一起向電網輸出無功功率。 其中，所述預定正常范圍可W是任何合理的電壓波動范圍；而且，所述預定正常范 圍是可W調節的，例如可根據電網電壓的使用情況進行調節。 下面將結合圖2至圖5來描述本專利技術的具體優選實施例，W下附圖及實施例僅僅 用于說明本專利技術，W使得本領域技術人員能夠更好地實現本專利技術。[002引圖2示意性地示出了根據本專利技術優選實施例的基于無功控制的PMSG低電壓穿越 系統的具體示例的功能框圖。優選地，如圖2所示，逆變器依次通過直流母線和機側整流器 連接至PMSG系統并網口高壓端。 如圖2所示，實際的電容（直流母線電容）電壓叫。為負反饋，經PI調節得到據.:。 因為PMSG的轉子沒有阻尼繞組和勵磁繞組，受干擾時不能提供有效的阻尼容易引起傳動 軸振蕩，即放大擾動，造成不穩定，向風電機引入阻尼控制器使速度振蕩得到緩沖，運樣振 蕩頻率會被增加到直流電壓當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于無功控制的PMSG低電壓穿越系統，其特征在于包括：與電網連接的逆變器、能持續調節的靜止同步無功補償器、以及PMSG系統；其中靜止同步無功補償器連接至PMSG系統并網口高壓端，而且逆變器連接至PMSG系統；而且其中靜止同步無功補償器與逆變器協同操作以執行聯合控制，使得當電網電壓在預定正常范圍波動時，靜止同步無功補償器用于穩定并網口電壓；當電網故障造成并網口電壓跌落從而使得電網電壓不處于預定正常范圍時，使得逆變器運行在靜止無功補償模式，并且逆變器聯合靜止同步無功補償器一起向電網輸出無功功率。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔立悅，高桂革，曾憲文，
申請(專利權)人：上海電機學院，
類型：發明
國別省市：上海;31