用于调节风力发电机的无功功率的装置和方法制造方法及图纸

提供一种用于调节风力发电机的无功功率的装置和方法。所述装置包括：接收单元，接收风力发电机的需求无功功率；第一调节闭环单元，基于接收到的需求无功功率和从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率，计算并输出用于对无功电流的偏差进行校准的校准无功电流；第二调节闭环单元，基于接收到的需求无功功率、输出的校准无功电流和从风力发电机的变流器采集到的无功电流，计算用于调节风力发电机的变流器并网侧电流环的无功电流的参考无功电流，并将计算出的参考无功电流输出到风力发电机的变流器，以调节从风力发电机的变流器采集到的无功电流。所述装置和方法能够既快速又精确地调节风力发电机的无功功率。

【技术实现步骤摘要】
用于调节风力发电机的无功功率的装置和方法
本专利技术涉及风电
，更具体地说，涉及一种采用双闭环的无功功率调节方式来调节风力发电机的无功功率的装置和方法。
技术介绍
近年来，随着新能源开发项目的开展，风力发电行业得到大力发展。风力发电机是将风能转换为机械能，再将机械能转换为电能的电力设备。由于风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，从而成为越来越受欢迎和支持的发电方式。在风力发电的技术上，电网要求风力发电厂要具备无功功率调节装置，利用风力发电机提供无功功率可以减少风场对无功功率调节装置的投入，因此无功功率调节成为风力发电机必备功能。风力发电机(例如，直驱型风力发电机)通过全功率变流器并入电网，并且通过全功率变流器输出无功功率。例如，参照图1，图1是风力发电机并入电网的连接示意图。风力发电机的内部部件包括变流器和计量装置，并且风力发电机经由变压器并入电网。风力发电机的计量装置与变压器连接的点为风力发电机的并网点。通常，测量风力发电机的无功功率的方式可包括从变流器测量无功功率和从计量装置测量无功功率这两种方式。这两种测量方式的测量点可如图1所示，即，变流器无功功率测量点和计量装置无功功率测量点，其中，计量装置无功功率测量点即是风力发电机并网点。目前，风力发电机通用的无功功率调节控制是通过单闭环实现调节控制的。例如，图2是现有技术的用于调节风力发电机的无功功率的装置的框图。参照图2，现有技术的用于调节风力发电机的无功功率的装置200包括接收单元201、测量单元202、运算单元203、PID控制器204。接收单元201可接收风力发电机的需求无功功率Qcmd。测量单元202可从变流器无功功率测量点或者计量装置无功功率测量点测量风力发电机的当前无功功率Qsmp。运算单元203可将从风力发电机的需求无功功率Qcmd减去风力发电机的当前无功功率Qsmp而获得的差值(即，Qcmd-Qsmp)发送到PID控制器204。PID控制器204可将(Qcmd-Qsmp)作为输入，并基于风力发电机的最大无功电流Iq_Max和风力发电机的最小无功电流Iq_Min，计算用于调节变流器并网侧电流环的无功电流的参考无功电流Iq_ref，并将计算出的参考无功电流Iq_ref输出到风力发电机的变流器以调节风力发电机的变流器的并网侧电流环的无功电流。当风力发电机的变流器210接收到参考无功电流Iq_ref时，通过风力发电机的变流器输出的无功电流被调节，使得从无功功率测量点测量出的风力发电机的无功功率Qsmp也被调节。装置200可经过多次迭代地调节操作，直到测量出的风力发电机的当前无功功率Qsmp与需求无功功率Qcmd一致(即，Qcmd-Qsmp＝0)，调节操作完成。根据现有技术的用于调节风力发电机的无功功率的装置200，测量单元202的无功功率测量点可以是如图1所示的变流器无功功率测量点或计量装置无功功率测量点。然而，根据现有技术的用于调节风力发电机的无功功率的装置200，无论测量单元202从哪个测量点进行测量，都存在缺陷。在装置200的测量单元202从变流器无功功率测量点测量风力发电机的无功功率的情况下，由于变流器无功测量点并不是风力发电机并网点，中间隔有滤波电容和配电变压器，硬件存在差异性，该部分无功功率难以准确估算，计算的无功功率会存在误差，因此，风力发电机无功功率调节存在误差。在装置200的测量单元202从计量装置无功功率测量点测量风力发电机的无功功率的情况下，由于计量装置普遍响应速度慢，风机无功功率调节的响应速度慢。因此，需要一种既快速、又精确地调节风力发电机的无功功率的装置和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决上述缺点，并至少提供下述优点。本专利技术的一方面在于提供一种用于调节风力发电机的无功功率的装置和方法，所述装置和方法可通过快速响应调节的无功电流调节控制闭环和精确校准调节的无功电流偏差校准闭环，来既快速又精确地调节风力发电机的无功功率。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于调节风力发电机的无功功率的装置，包括：接收单元，接收风力发电机的需求无功功率；第一调节闭环单元，基于接收到的需求无功功率和从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率，计算并输出用于对无功电流的偏差进行校准的校准无功电流；第二调节闭环单元，基于接收到的需求无功功率、输出的校准无功电流和从风力发电机的变流器采集到的无功电流，计算用于调节风力发电机的变流器并网侧电流环的无功电流的参考无功电流，并将计算出的参考无功电流输出到风力发电机的变流器，以调节从风力发电机的变流器采集到的无功电流。当接收到的需求无功功率和从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率不一致时，第一调节闭环单元和第二调节闭环单元可执行迭代操作以分别输出变化的校准无功电流和变化的参考无功电流，以使从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率与接收到的需求无功功率一致。当从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率与接收到的需求无功功率一致时，第一调节闭环单元和第二调节闭环单元可完成迭代操作，并分别输出稳定的校准无功电流和稳定的参考无功电流。当接收到的需求无功功率改变时，第二调节闭环单元可通过使用第一调节闭环单元先前完成迭代操作时输出的稳定的校准无功电流来执行迭代操作，以使从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率与改变后的需求无功功率一致。第一调节闭环单元可包括：测量单元，从风力发电机的计量装置测量风力发电机的无功功率；第一运算单元，通过将接收到的需求无功功率减去测量出的无功功率来计算无功功率差值；第一PID控制器，基于计算出的无功功率差值、风力发电机的最大无功电流和风力发电机的最小无功电流，计算并输出所述校准无功电流。第二调节闭环单元可包括：采集单元，从风力发电机的变流器采集无功电流；第二运算单元，通过将接收到的需求无功功率除以风力发电机并网的电网额定电压来计算需求无功电流；第三运算单元，通过将计算的需求无功电流加上输出的校准无功电流，再减去采集的无功电流，来计算无功电流差值；第二PID控制器，基于计算出的无功电流差值、风力发电机的最大无功电流和风力发电机的最小无功电流，计算所述参考无功电流，并将所述参考无功电流输出到风力发电机的变流器。当采集单元从风力发电机的变流器采集到的无功电流与第二运算单元计算出的需求无功电流加上第一PID控制器输出的校准无功电流的和不一致时，第二调节闭环单元可执行迭代操作，使得第二PID控制器将变化的参考无功电流输出到风力发电机的变流器以调节采集单元从风力发电机的变流器采集到的无功电流，直到第三运算单元计算出的无功电流差值等于0为止。当采集单元从风力发电机的变流器采集到的无功电流与第二运算单元计算的需求无功电流加上第一PID控制器输出的校准无功电流的和一致时，第二调节闭环单元可完成迭代操作，并且第二PID控制器可输出稳定的参考无功电流。当测量单元从风力发电机的计量装置测量出的当前无功功率与接收到的需求无功功率不一致时，第一调节闭环单元可执行迭代操作，使得第一PID控制器输出变化的校准无功电流，以促使第二调节闭环单元进行迭代操作，直到第一运算单元计算出的无功功率差值等于0为止。当测量单元从风力发电机的计量装置测量出的无功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调节风力发电机的无功功率的装置，包括：接收单元，接收风力发电机的需求无功功率；第一调节闭环单元，基于接收到的需求无功功率和从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率，计算并输出用于对无功电流的偏差进行校准的校准无功电流；第二调节闭环单元，基于接收到的需求无功功率、输出的校准无功电流和从风力发电机的变流器采集到的无功电流，计算用于调节风力发电机的变流器并网侧电流环的无功电流的参考无功电流，并将计算出的参考无功电流输出到风力发电机的变流器，以调节从风力发电机的变流器采集到的无功电流。

【技术特征摘要】
1.一种用于调节风力发电机的无功功率的装置，包括：接收单元，接收风力发电机的需求无功功率；第一调节闭环单元，基于接收到的需求无功功率和从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率，计算并输出用于对无功电流的偏差进行校准的校准无功电流；第二调节闭环单元，基于接收到的需求无功功率、输出的校准无功电流和从风力发电机的变流器采集到的无功电流，计算用于调节风力发电机的变流器并网侧电流环的无功电流的参考无功电流，并将计算出的参考无功电流输出到风力发电机的变流器，以调节从风力发电机的变流器采集到的无功电流。2.如权利要求1所述的装置，其中，当接收到的需求无功功率和从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率不一致时，第一调节闭环单元和第二调节闭环单元执行迭代操作以分别输出变化的校准无功电流和变化的参考无功电流，以使从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率与接收到的需求无功功率一致。3.如权利要求2所述的装置，其中，当从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率与接收到的需求无功功率一致时，第一调节闭环单元和第二调节闭环单元完成迭代操作，并分别输出稳定的校准无功电流和稳定的参考无功电流。4.如权利要求3所述的装置，其中，当接收到的需求无功功率改变时，第二调节闭环单元通过使用第一调节闭环单元先前完成迭代操作时输出的稳定的校准无功电流来执行迭代操作，以使从风力发电机的计量装置测量出的风力发电机的无功功率与改变后的需求无功功率一致。5.如权利要求1所述的装置，其中，第一调节闭环单元包括：测量单元，从风力发电机的计量装置测量风力发电机的无功功率；第一运算单元，通过将接收到的需求无功功率减去测量出的无功功率来计算无功功率差值；第一PID控制器，基于计算出的无功功率差值、风力发电机的最大无功电流和风力发电机的最小无功电流，计算并输出所述校准无功电流。6.如权利要求5所述的装置，其中，第二调节闭环单元包括：采集单元，从风力发电机的变流器采集无功电流；第二运算单元，通过将接收到的需求无功功率除以风力发电机并网的电网额定电压来计算需求无功电流；第三运算单元，通过将计算的需求无功电流加上输出的校准无功电流，再减去采集的无功电流，来计算无功电流差值；第二PID控制器，基于计算出的无功电流差值、风力发电机的最大无功电流和风力发电机的最小无功电流，计算所述参考无功电流，并将所述参考无功电流输出到风力发电机的变流器。7.如权利要求6所述的装置，其中，当采集单元从风力发电机的变流器采集到的无功电流与第二运算单元计算出的需求无功电流加上第一PID控制器输出的校准无功电流的和不一致时，第二调节闭环单元执行迭代操作，使得第二PID控制器将变化的参考无功电流输出到风力发电机的变流器以调节采集单元从风力发电机的变流器采集到的无功电流，直到第三运算单元计算出的无功电流差值等于0为止，当采集单元从风力发电机的变流器采集到的无功电流与第二运算单元计算的需求无功电流加上第一PID控制器输出的校准无功电流的和一致时，第二调节闭环单元完成迭代操作，并且第二PID控制器输出稳定的参考无功电流。8.如权利要求7所述的装置，其中，当测量单元从风力发电机的计量装置测量出的当前无功功率与接收到的需求无功功率不一致时，第一调节闭环单元执行迭代操作，使得第一PID控制器输出变化的校准无功电流，以促使第二调节闭环单元进行迭代操作，直到第一运算单元计算出的无功功率差值等于0为止，当测量单元从风力发电机的计量装置测量出的无功功率与接收到的需求无功功率一致时，第一调节闭环单元完成迭代操作，并且第一PID控制器输出稳定的校准无功电流。9.如权利要求8所述的装置，其中，当接收到的需求无功功率改变时，第二运算单元通过使用改变后的需求无功功率来重新计算需求无功电流，第三运算单元通过使用重新计算的需求无功电流和第一PID控制器输出的稳定的校准无功电流来计算无功电流差值，并且第二调节闭环单元执行迭代操作，使得第二PID控制器将变化的参考无功电流输出到风力发电机的变流器以调节采集单元从风力发电机的变...

【专利技术属性】
技术研发人员：武磊，杨志千，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11