专利名称：一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术，尤其是一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法。
背景技术：
双馈异步风力发电变流器的主体结构一般是由网侧变流器，直流电容，机侧变流器结成。双馈异步风力发电变流器控制系统包括网侧变流器控制系统，机侧变流器控制系统，如图1。其中，网侧变流器控制系统一般控制直流电容电压，稳定直流电容电压到某一个值，机侧变流器控制系统一般控制双馈异步发电机的功率。双馈异步发电机功率输出分别两部分，定子和转子，当双馈异步发电机的转速高于同步转速时，定子和转子都向外输出功率，由于有功率功率会从机侧变流器通过直流电容传递到网侧变流器，因此定子和网侧变流器都会输出功率，当双馈异步发电机的转速低于同步转速时，定子向外输出功率，而网侧变流器就会吸收功率，这时需要将网侧变流器吸收的功率，即转子补偿功率，补偿到网侧变流器中。目前，行业中采用的做法是，网侧变流器控制系统需要和机侧变流器控制系统通信，从机侧变流器控制系统中得到转子的电流电压，进而求出转子功率，如图2，网侧变流器控制系统将计算出来的转子功率输送到功率到电流转换模块；转子功率再由电流转换模块输出到电流内环控制器，电流内环控制器向调制器输出电压信号；最后调制器向网侧变流器输出脉冲信号，转子功率补偿到网侧变流器中。现有技术的不足是，由于计算转子功率需要网侧变流器控制系统与机侧变流器控制系统通信，增加了控制系统设计的难度。另外，实际应用系统中，转子功率计算需要转子电压和转子电流，获取转子电压需要增加额外的采样电路，在电网发生低电压故障时，采样电路在电机转子侧会产生大电流，需要关闭转子控制系统。然而，关闭转子控制系统会影响转子功率补偿，造成网侧变流器控制系统响应不及时弓I起直流电容电压过压，从而对整个变流器系统造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种不需要网侧变流器控制系统与机侧变流器控制系统通信，直接计算网侧有功功率和直流母线上直流电容的功率，它们相减就得到了转子补偿功率的方法，降低了控制系统设计的难度。本发明采用的技术方案是这样的包括
步骤101 网侧变流器控制系统计算直流母线上直流电容的功率； 步骤102 网侧变流器控制系统获取网侧有功功率值；
步骤103 网侧变流器控制系统计算转子补偿功率值=直流电容的功率-网侧有功功
率值；
步骤104 网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中。优选地，所述直流母线上直流电容功率的离散化公式为CUXm^CUHm-^ ,其中Η为自然数C力直流电容的容量， 7( ι)为直流电容上的电压， 2ΑΓ
AT为时间间隔。优选地，网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中的方法是
首先将转子补偿功率输送到功率到电流转换模块；
转子补偿功率再由电流转换模块输出到电流内环控制器，电流内环控制器向调制器输出电压信号；
最后调制器向网侧变流器输出脉冲信号，转子补偿功率补偿到网侧变流器中。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是
本发明中转子补偿功率计算简便，并且不需要机侧变流器控制系统中转子的电压电流，摆脱网侧变流器控制系统和机侧变流器控制系统的通信问题，并且该技术是直接在网侧控制中加入的转子补偿功率，因此转子功率波动时，会直接传导至网侧变流器控制系统， 不会对直流电容电压造成冲击振荡，对于系统响应时间更快，保证直流电容电压的稳定，可以减少直流电容电压的波动，增强了控制系统的稳定性。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是双馈异步风力发电机结构图。图2是现有技术中双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法。图3是本发明中双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本发明中的一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，包括 步骤1 网侧变流器控制系统计算直流母线上直流电容的功率；
步骤2 网侧变流器控制系统获取网侧有功功率值；
步骤3 网侧变流器控制系统计算转子补偿功率值=直流电容的功率-网侧有功功率
值；
步骤4 网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中。其中直流母线上直流电容功率的计算步骤是由电容公式/ = Cf，J是流过
dt
直流电容的电流C是直流电容的容量，#是直流电容上的电压对时间的微分，直流电容上的功率就是= =将直流电容功率公式对时间积分得到直流电容上的电能
Λ
WC0 = CU7(^/2。再次将公式IFO=Ci72 /2对时间求导，同时离散化等到可得直流母
线上直流电容功率的离散化公式为,其中》为自然数，C为直流电
2ΑΓ
容的容量，_为直流电容上的电压，ΑΓ为时间间隔，这样处理的原因是避免公式出现微分、积分等运算，降低计算机的运算复杂度。其中，网侧有功功率由网侧变流器控制系统计算得到，具体方法是采样电网电压和流过网侧IGBT的电流，经坐标变换后分成了电网电压有功分量，电网电压无功分量，网侧电流有功分量，网侧电电流无功分量，然后计算公式网侧有功功率=电网电压有功分量X网侧电流有功分量+电网电压无功分量X网侧电电流无功分量。如图3，网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中的方法是 首先将转子补偿功率输送到功率到电流转换模块；转子补偿功率再由电流转换模块输出到电流内环控制器，电流内环控制器向调制器输出电压信号；最后调制器向网侧变流器输出脉冲信号，转子补偿功率补偿到网侧变流器中。本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1.一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，其特征在于，包括 步骤101 网侧变流器控制系统计算直流母线上直流电容的功率； 步骤102 网侧变流器控制系统获取网侧有功功率值；步骤103 网侧变流器控制系统计算转子补偿功率值=直流电容的功率-网侧有功功率值；步骤104 网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
2.根据权利要求1所述的一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，其特征在于，所述直流母线上直流电容功率的离散化公式为cu^m-cu1^-^ ,其中为自然数为直流电容的容量为直流电容上的电压， 2ΑΓRCV(nAT为时间间隔。
3.根据权利要求1或2所述的一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，其特征在于，网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中的方法是首先将转子补偿功率输送到功率到电流转换模块；转子补偿功率再由电流转换模块输出到电流内环控制器，电流内环控制器向调制器输出电压信号；最后调制器向网侧变流器输出脉冲信号，转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
全文摘要
本发明公开了一种双馈异步风力发电机转子功率补偿的方法，涉及风力发电技术，旨在提供一种不需要网侧变流器控制系统与机侧变流器控制系统通信，直接计算网侧有功功率和直流母线上直流电容的功率，二者相减得到转子补偿功率的方法。本发明技术要点在于包括步骤1网侧变流器控制系统计算直流母线上直流电容的功率；步骤2网侧变流器控制系统获取网侧有功功率值；步骤3网侧变流器控制系统计算转子补偿功率值=直流电容的功率-网侧有功功率值；步骤4网侧变流器控制系统将所述转子补偿功率补偿到网侧变流器中。
文档编号H02J3/18GK102427246SQ201110325340
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者刘尚勇, 吴波, 廖亮, 杨西全, 陈京 申请人:四川科陆新能电气有限公司