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1、10申请公布号CN102005782A43申请公布日20110406CN102005782ACN102005782A21申请号201010565543X22申请日20101130H02J3/38200601H02P21/0620060171申请人南京南瑞继保电气有限公司地址211102江苏省南京市江宁区苏源大道69号申请人南京南瑞继保工程技术有限公司72发明人吴小丹杨浩周启文王宇杨兵方太勋74专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人许方54发明名称双馈风力发电机的并网控制方法57摘要本发明公开一种双馈风力发电机的并网控制方法，包括如下步骤1将定子磁链定向下电网电压和定子磁链在Q。
2、轴分量的偏差送入PI调节器；2将PI调节器的输出信号作为电压误差补偿分量，引入D轴空载励磁电流，将D轴空载励磁电流和电压偏差的PI调节器输出量之和作为总的D轴励磁电流；3将前述DQ轴励磁电流代入双馈风力发电机空载并网的转子电压方程，得到三相功率器件的开断控制信号，来调节励磁变流器控制发电机的电压幅值、频率和相位，实现对双馈风力发电机的并网进行控制。此种控制方法通过采用闭环控制方式，可消除空载并网过程中的动态和静态电压误差，改善因双馈风力发电机自身无功消耗而导致的定子电压控制精度不足现象。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN10200。
3、5795A1/1页21一种双馈风力发电机的并网控制方法，其特征在于包括如下步骤1分别采集定子磁链定向下电网电压的D、Q轴分量和定子电压的D、Q轴分量，计算Q轴上定子电压UQG和电网电压UQS的偏差UT，并将其送入PI调节器；2将PI调节器的输出信号作为电压误差补偿分量，引入D轴空载励磁电流，将D轴空载励磁电流UQS/1LM和电压偏差的PI调节器输出量之和作为总的D轴励磁电流，而Q轴参考分量仍然为0；3将前述D、Q轴励磁电流代入双馈风力发电机空载并网的转子电压方程进行计算，得到三相功率器件的开断控制信号，来调节励磁变流器控制发电机的电压幅值、频率和相位，实现对双馈风力发电机的并网进行控制。2如权。
4、利要求1所述的一种双馈风力发电机的并网控制方法，其特征在于所述步骤3中，将前述D、Q轴励磁电流代入双馈风力发电机空载并网的转子电压方程，利用空间矢量调制法控制转子变流器，得到三相功率器件的开断控制信号来控制发电机的电压幅值、频率和相位；采集发电机的定子电压幅值、频率和相位，并在其与电网电压同步一致时控制定子开关将双馈风力发电机并网电网。3如权利要求2所述的一种双馈风力发电机的并网控制方法，其特征在于所述步骤1中，采集并网点电压和定子电压，并在电网电压磁链定向下对前述采集的三相电压进行等幅值坐标变换，得到电网电压在D、Q轴的分量和定子电压在D、Q轴的分量。权利要求书CN102005782ACN1。
5、02005795A1/3页3双馈风力发电机的并网控制方法技术领域0001本发明属于风力发电系统的并网控制领域，特别是指在双馈型风力发电系统中通过加入并网电压偏差调节的方法来抑制双馈型风力发电机在并网过程中引起的电流冲击的方法。背景技术0002交流励磁变速恒频是风力发电领域中应用较为广泛的一类技术，它是通过对双馈异步发电机的转子进行交流励磁控制来实现在定子侧输出电流的变速恒频，它可以实现功率的解耦控制和最大风能的跟踪控制，且其变流器具有容量小的优势。在兆瓦级的风电机组中，常见的并网方式是采用空载并网技术，目的在于减小并网过程中的电流冲击，从而减小风力发电并网过程中对电网的冲击，同时也可以实现系统。
6、更加安全稳定的运行，对减小电机的冲击振动以及延长运行寿命等方面都有很大的好处。由于双馈风机在空载运行过程中需要消耗一部分无功功率来建立磁场，因此传统的开环控制方法会引起定子电压控制精度不足，由此带来的直接影响就是双馈风机在并网过程中引起的冲击电流较大，显然对双馈风机和电力系统都是不利的。0003双馈风力发电机并网控制涉及电机参数、变流器控制以及转子位置检测等技术，为了降低并网过程的冲击电流，目前国内一般采用直接空载并网方法，即双馈风机在并网前的功率指令被置为零，待并网成功后再接受风机控制系统的功率指令。0004为了推导双馈风力发电机的空载并网模型，我们将电机控制中的矢量控制技术引入变速恒频风力。
7、发电控制系统中，建立两相旋转DQ坐标系统，配合图1所示，同步旋转坐标系中采取定子磁链定向，将定子磁链定向于D轴，D轴逆时针旋转90度为Q轴方向。0005在图1中，1、1为两相静止坐标系，1轴为定子A相绕组轴线正方向，2、2为以转子旋转角速度2为参考的两相旋转坐标系，2轴为转子A相绕组轴线正方向。R为2轴与1轴的夹角，其角度由光电编码器给出。DQ轴为两相同步旋转坐标系，D轴与1轴的夹角为S，其角度由控制系统软件对电网电压磁链的锁相定位得到。在电动机惯例下，双馈异步发电机空载并网的转子电压方程算式0006式10007其中PR为转子绕组电阻；LR为DQ坐标系下转子的等效自感；UDR、UQR为转子电压。
8、的DQ轴分量；IDR、IQR为转子电流的DQ轴分量；SL为转差，P为微分算子。0008可以看出，空载并网过程的关键是通过控制励磁变流器，使得转子励磁电压满足等式1，而其电流约束条件由等式2给出0009式20010其中，UQS为定子电压的Q轴分量；1为电网角频率；LM为DQ坐标系下定、转子的说明书CN102005782ACN102005795A2/3页4等效互感。而式1是在电机励磁过程中无任何功率消耗以及电机参数准确、电机转子位置检测无误的前提下才能满足。实际上前已述及，建立磁场需要的无功消耗将直接导致按照开环控制方式励磁的电机定子电压要偏小，从而引起并网过程中明显的冲击电流和电机的机械振动。发。
9、明内容0011本发明要解决的技术问题是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种双馈风力发电机的并网控制方法，其可消除空载并网过程中的动态和静态电压误差，改善因双馈风力发电机自身无功消耗而导致的定子电压控制精度不足现象。0012本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是0013一种双馈风力发电机的并网控制方法，包括如下步骤00141分别采集定子磁链定向下电网电压的D、Q轴分量和定子电压的D、Q轴分量，计算Q轴上定子电压UQG和电网电压UQS的偏差UT，并将其送入PI调节器；00152将PI调节器的输出信号作为电压误差补偿分量，引入D轴空载励磁电流，将D轴空载励磁电流UQS/1/LM和电压偏差的。
10、PI调节器输出量之和作为总的D轴励磁电流，而Q轴参考分量仍然为0；00163将前述D、Q轴励磁电流代入双馈风力发电机空载并网的转子电压方程进行计算，得到三相功率器件的开断控制信号，来调节励磁变流器控制发电机的电压幅值、频率和相位，实现对双馈风力发电机的并网进行控制。0017上述步骤3中，将前述D、Q轴励磁电流代入双馈风力发电机空载并网的转子电压方程，利用空间矢量调制法控制转子变流器，得到三相功率器件的开断控制信号来控制发电机的电压幅值、频率和相位；采集发电机的定子电压幅值、频率和相位，并在其与电网电压同步一致时控制定子开关将双馈风力发电机并网电网。0018上述步骤1中，采集并网点电压和定子电压。
11、，并在电网电压磁链定向下对前述采集的三相电压进行等幅值坐标变换，得到电网电压在D、Q轴的分量和定子电压在D、Q轴的分量。0019采用上述方案后，本发明利用基于PI调节的定子电压偏差自动校正原理，将定子电压和电网电压的偏差经过PI调节器后得到补偿分量，将该补偿分量反馈至控制系统而动态调节励磁电流矢量，最终实现双馈风力发电机的定子电压和电网电压的同步一致进而实现软切入控制。附图说明0020图1是双馈风力发电机的矢量控制坐标变换示意图；0021图2是本发明中采用电压闭环控制的控制示意图；0022图3是本发明的流程图。具体实施方式0023以下将结合附图及具体实施例对本发明的实现过程与工作原理进行详细说。
12、明。0024配合图3所示，本发明提供一种双馈风力发电机的并网控制方法，包括如下步骤说明书CN102005782ACN102005795A3/3页500251分别采集并网点电压和定子电压，并在定子电压磁链定向下对前述采集的三相电压进行等幅值坐标变换，得到电网电压在D、Q轴的分量UDS、UQS和定子电压在D、Q轴的分量UDG、UQG；00262配合图2所示，计算前述Q轴下定子电压UQG和电网电压UQS的偏差UT，并将所述偏差送入PI调节器，PI调节器的输出的IDR作为D轴励磁电流的补偿量以补偿空载励磁过程中的电压偏差，其计算公式如下0027式30028其中KP为比例调节系数，KI为积分调节系数，为。
13、PI调节器的时间常数；将上式转化为差分方程，得到数字PI调节器的表达式，其第K拍输出为0029式40030式4中TSAMPLE为数字控制器DSP的采样周期，00313将PI调节器的输出信号IDR作为电压误差补偿分量，引入空载D轴励磁电流UQS/1/LM，将二者之和作为总的D轴励磁电流参考量IDR_REF，而Q轴参考分量IQR_REF仍然为0；00324将前述D、Q轴励磁电流代入转子电压方程，利用空间矢量调制法控制转子励磁变流器，得到三相功率器件IGBT的开断控制信号SA，SB，SC，来调节励磁变流器控制发电机的电压幅值、频率和相位；00335采集发电机的定子电压幅值、频率和相位，并在其与电网电。
14、压同步一致时控制定子开关将双馈风力发电机并网电网。0034根据大量研究资料表明，双馈风力发电机在空载励磁过程中，为建立磁场需要消耗一定的无功功率，而在空载并网过程中，无功功率和双馈风力发电机空载励磁电流的D轴分量密切相关，因此在目前采用开环控制方式下，这一部分用于消耗无功的D轴控制电流不能用于建立足够的定子电压。正是基于前述考虑，本发明利用PI调节器来控制这个电压偏差，并将PI控制器的调节输出引入励磁电流作为额外补偿分量。通过引入误差控制补偿机制，可以有效改善在空载并网过程中因双馈风力发电机自身无功消耗而导致的定子电压控制精度不足现象。说明书CN102005782ACN102005795A1/2页6图1图2说明书附图CN102005782ACN102005795A2/2页7图3说明书附图CN102005782A。