一种用于风力发电系统的直流电压控制单元及方法

摘要

本发明公开了一种用于风力发电系统的直流电压控制单元，该直流电压控制单元包括机侧控制器、网侧控制器和直流电压控制器，其中直流电压控制器用于对直流电压信号以及电网频率信号予以采集，根据采集信号计算相应的有功电流指令信号和电磁转矩补偿信号，然后将其分别输出至网侧控制器和机侧控制器；机侧控制器采集发电机转速信号及其定子电流信号，并结合电磁转矩补偿信号相应调整机侧变换器的驱动信号；网侧控制器采集电网电压和电流信号，并结合有功电流指令信号相应调整网侧变换器的驱动信号。本发明还公开了相应的直流电压控制方法。通过本发明，能够增强直流电压的小干扰稳定性，保证系统故障穿越能力。

主权项

一种用于风力发电系统的直流电压控制单元，该风力发电系统包括风力机、将该风力机的机械能转换为电能的发电机、用于将该发电机所输出的交流电压转变为直流电压的机侧变换器、与该机侧变换器电气相连并用于存储电能的直流电容器，以及用于将该直流电容器的直流电压转变为交流电压并输送至电网的网侧变换器，其特征在于，所述直流电压控制单元包括对应于所述机侧变换器而设置的机侧控制器、对应于所述网侧变换器而设置的网侧控制器，以及分别与所述机侧控制器和所述网侧控制器信号连接的直流电压控制器，其中：所述直流电压控制器用于对所述直流电容器的直流电压信号以及电网的频率信号分别予以实时采集，根据这两种信号计算得出相应的有功电流指令信号和电磁转矩补偿信号，然后将所述有功电流指令信号输出至所述网侧控制器，同时将电磁转矩补偿信号输出至所述机侧控制器；此外，所述直流电压控制器包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和加法器，其中该第一控制器用于实时采集所述直流电容器的直流电压值，并基于该采集值和预先设定的第一直流电压指令值来计算得出第一电磁转矩补偿指令值，然后将其输出至所述加法器；该第二控制器用于实时采集所述直流电容器的直流电压值，并基于该采集值和预先设定的第二直流电压指令值来计算得出第二电磁转矩补偿指令值，然后将其输出至所述加法器；该第三控制器用于实时采集所述直流电容器的直流电压信号以及电网的频率信号，并基于这些采集值和所述第一直流电压指令值来计算得出第三电磁转矩补偿指令值，然后将其输出至所述加法器；该加法器根据所接收的第一电磁转矩补偿指令值、第二电磁转矩补偿指令值和第三电磁转矩补偿指令值执行求和处理，然后将求和处理后所获得的电磁转矩补偿信号输出至所述机侧控制器；该第四控制器用于实时采集所述直流电容器的直流电压信号，并基于该采集值和所述第一直流电压指令值来计算得出有功电流指令信号，然后将其直接输出至所述网侧控制器；所述机侧控制器用于实时采集所述发电机的转速信号及其定子三相电流信号，并结合所接收的电磁转矩补偿信号，相应调整所述机侧变换器的驱动信号；所述网侧控制器用于实时采集所述电网的三相电压信号及所述风力发电系统输出的三相电流信号，并结合所接收的有功电流指令信号，相应调整所述网侧变换器的驱动信号。