基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置，包括：第一电压感测器，安装在第一电流输出端，感测有源电力滤波器补偿电压值；第二电压感测器，安装在第二电流输出端，感测动态电压恢复器补偿电压值；运算器，根据有源电力滤波器补偿电压值以及动态电压恢复器补偿电压值，计算得到直流电容电压反馈值；PID控制器，根据直流电容电压反馈值与直流电压参考值得到九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流参考值的有功分量。实施本发明专利技术能高效且低成本地对双馈发电机组的直流侧电压进行控制，在实现双馈发电机组的直流侧电压稳定的基础上，保证九开关变换器正常实现有源电力滤波器补偿以及动态电压恢复器补偿功能。

【技术实现步骤摘要】
基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置
本专利技术涉及风力发电机领域，特别涉及一种基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置。
技术介绍
双馈感应电机(Doubly-FedInductionGenerator,DFIG)作为市场占有率超过50％的并网风电主流机型，其传统控制策略主要针对理想电网条件进行分析和设计，而实际电网经常伴随着电压故障或电流谐波，电网中的电能质量问题，可使DFIG风电机组出现暂态过电流、转矩脉动、谐波电流、直流侧暂态过压等问题，因此需要按非理想电网条件设计风电系统的运行与控制，以满足现代风电技术对实际电网环境的故障穿越性能和谐波抑制性能。研究可以治理电压畸变和电流谐波的设备对双馈风电机组的并网运行与控制具有重要意义。传统的并网型DFIG风电机组低电压穿越(LowVoltageRideThrough,LVRT)大多采用Crowbar保护电路实现，近年来，广泛应用于电力系统的统一电能质量调节器(UnifiedPowerQualityConditioner,UPQC)因兼具电压补偿和电流补偿能力、容量配置灵活、动态性能优越等优点，在风电并网领域用于治理电压畸变、电流谐波以及实现LVRT具有理论可行性。目前大多文献集中于利用UPQC中串联补偿模块动态电压恢复器(DynamicVoltageRestorer,DVR)减小机端电压波动和畸变。九开关变换器(NineSwitchConverter,NSC)多应用于改善配电网电能质量，与采用12开关的背靠背双PWM变流器实现抑制电流畸变与补偿电压畸变方案相比，通过开关器件复用方式，减少了3个全控型开关器件，实现电路拓扑结构的替代，精简结构使NSC具有体积小、开关损耗低、驱动与保护简化、功率密度高、成本较低的优点。风电对真实电网环境的适应能力已成为现代风电技术的研究热点。本文采用NSC提升双馈风电系统在非理想电网条件下的电网适应能力，仿真和实验结果显示所提NSC可在电网电压对称/不对称故障等各类工况下，实现DFIG电能质量控制和故障穿越运行一体化功能。基于NSC与DFIG风电系统如图1所示。基于九开关变换器的双馈风力发电机组包括：依次连接的风力机、齿轮箱、双馈发电机、转子励磁变频器以及九开关变换器，九开关变换器的第一电流输出端并联接入双馈发电机的三相电压传输线，九开关变换器的第二电流输出端通过变压器串联接入双馈风力发电机组的与并网连接点连接的网侧主线路。其利用NSC实现UPQC功能，应用于DFIG风电系统改善电能质量、提升故障穿越的现实需求。NSC在靠近电网侧通过串联接入动态电压恢复器，实现DVR功能，可维持风机端电压稳定；在靠近电机侧并联接入电流补偿单元，实现APF功能，补偿非线性负荷产生的谐波电流。对于上述图1中的如何保证九开关变换器正常实现有源电力滤波器补偿以及动态电压恢复器补偿功能，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提供一种基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置，以在实现双馈发电机组的直流侧电压稳定的基础上，保证九开关变换器正常实现有源电力滤波器补偿以及动态电压恢复器补偿功能。具体而言，本专利技术提供一种基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置，所述基于九开关变换器的双馈风力发电机组包括：依次连接的风力机、齿轮箱、双馈发电机、转子励磁变频器以及九开关变换器，所述九开关变换器的第一电流输出端并联接入所述双馈发电机的三相电压传输线，所述九开关变换器的第二电流输出端通过变压器串联接入所述双馈风力发电机组的与并网连接点连接的网侧主线路，所述九开关变换包括并联的第一支路、第二支路及第三支路，所述第一支路包括依次串联的第一开关器件、第二开关器件及第三开关器件；所述第二支路包括依次串联的第四开关器件、第五开关器件及第六开关器件；所述第三支路包括依次串联的第七开关器件、第八开关器件及第九开关器件,所述九开关变换器还包括与所述第一支路、第二支路及第三支路并联的直流电容；所述控制装置包括：第一电压感测器，安装在所述第一电流输出端，用于感测有源电力滤波器补偿电压值；第二电压感测器，安装在所述第二电流输出端，用于感测动态电压恢复器补偿电压值；运算器，与所述第一电压感测器及第二电压感测器连接，根据所述有源电力滤波器补偿电压值以及动态电压恢复器补偿电压值，计算得到直流电容电压反馈值；PID控制器，与所述运算器连接，根据所述直流电容电压反馈值与直流电压参考值得到所述九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流参考值的有功分量，以便得到对应的所述九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流值。进一步地，所述运算器包括；加法器，与所述第一电压感测器及第二电压感测器连接，根据所述有源电力滤波器补偿电压值计算得到有源电力滤波器中电感两侧的电压,并将所述电感两侧的电压加上所述动态电压恢复器补偿电压值计算得到直流电压值；减法器，将电容电压的初始值减去所述直流电压值得到所述直流电容电压反馈值。进一步地，所述九开关变换器的第一电流输出端包括第一输出端子、第二输出端子及第三输出端子；所述第一输出端子的第一端连接所述第二开关器件与第三开关器件之间的支路；所述第二输出端子的第一端连接所述第五开关器件与第六开关器件之间的支路；所述第三输出端子的第一端连接所述第八开关器件与第九开关器件之间的支路；所述第一输出端子的第二端、所述第二输出端子的第二端以及所述第三输出端子的第二端分别连接双馈发电机的三相电压传输线；所述九开关变换器的第二电流输出端包括第一电流端子、第二电流端子及第三电流端子；所述第一电流端子的第一端连接所述第一开关器件与第二开关器件之间的支路；所述第二电流端子的第一端连接所述第四开关器件与第五开关器件之间的支路；所述第三电流端子的第一端连接所述第七开关器件与第八开关器件之间的支路；所述第一电流端子的第二端、所述第二电流端子的第二端以及所述第三电流端子的第二端分别连接与并网连接点连接的网侧主线路。进一步地，所述九开关变换器还包括与所述直流电容并联的卸荷电路。进一步地，所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件及第九开关器件均为IGBT器件。本专利技术的基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置，通过利用第一电压感测器感测有源电力滤波器补偿电压值；并利用第二电压感测器感测动态电压恢复器补偿电压值；进而由运算器根据所述有源电力滤波器补偿电压值以及动态电压恢复器补偿电压值，计算得到直流电容电压反馈值；进一步由PID控制器根据所述直流电容电压反馈值与直流电压参考值得到所述九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流参考值的有功分量，以便得到对应的所述九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流值，从硬件成本上仅仅设置第一电压感测器及第二电压感测器用于采集信息即可，从控制上，能通过运算器及PID控制器高效地对双馈发电机组的直流侧电压进行控制，在实现双馈发电机组的直流侧电压稳定的基础上，保证九开关变换器正常实现有源电力滤波器补偿以及动态电压恢复器补偿功能。附图说明并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与描述一起用于解释本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置，所述基于九开关变换器的双馈风力发电机组包括：依次连接的风力机、齿轮箱、双馈发电机、转子励磁变频器以及九开关变换器，所述九开关变换器的第一电流输出端并联接入所述双馈发电机的三相电压传输线，所述九开关变换器的第二电流输出端通过变压器串联接入所述双馈风力发电机组的与并网连接点连接的网侧主线路，其特征在于，所述九开关变换包括并联的第一支路、第二支路及第三支路，所述第一支路包括依次串联的第一开关器件、第二开关器件及第三开关器件；所述第二支路包括依次串联的第四开关器件、第五开关器件及第六开关器件；所述第三支路包括依次串联的第七开关器件、第八开关器件及第九开关器件,所述九开关变换器还包括与所述第一支路、第二支路及第三支路并联的直流电容；所述控制装置包括：第一电压感测器，安装在所述第一电流输出端，用于感测有源电力滤波器补偿电压值；第二电压感测器，安装在所述第二电流输出端，用于感测动态电压恢复器补偿电压值；运算器，与所述第一电压感测器及第二电压感测器连接，根据所述有源电力滤波器补偿电压值以及动态电压恢复器补偿电压值，计算得到直流电容电压反馈值；PID控制器，与所述运算器连接，根据所述直流电容电压反馈值与直流电压参考值得到所述九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流参考值的有功分量，以便得到对应的所述九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流值。...

【技术特征摘要】
1.一种基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置，所述基于九开关变换器的双馈风力发电机组包括：依次连接的风力机、齿轮箱、双馈发电机、转子励磁变频器以及九开关变换器，所述九开关变换器的第一电流输出端并联接入所述双馈发电机的三相电压传输线，所述九开关变换器的第二电流输出端通过变压器串联接入所述双馈风力发电机组的与并网连接点连接的网侧主线路，其特征在于，所述九开关变换包括并联的第一支路、第二支路及第三支路，所述第一支路包括依次串联的第一开关器件、第二开关器件及第三开关器件；所述第二支路包括依次串联的第四开关器件、第五开关器件及第六开关器件；所述第三支路包括依次串联的第七开关器件、第八开关器件及第九开关器件,所述九开关变换器还包括与所述第一支路、第二支路及第三支路并联的直流电容；所述控制装置包括：第一电压感测器，安装在所述第一电流输出端，用于感测有源电力滤波器补偿电压值；第二电压感测器，安装在所述第二电流输出端，用于感测动态电压恢复器补偿电压值；运算器，与所述第一电压感测器及第二电压感测器连接，根据所述有源电力滤波器补偿电压值以及动态电压恢复器补偿电压值，计算得到直流电容电压反馈值；PID控制器，与所述运算器连接，根据所述直流电容电压反馈值与直流电压参考值得到所述九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流参考值的有功分量，以便得到对应的所述九开关变换器的第一电流输出端的有源电力滤波器补偿电流值。2.如权利要求1所述的基于九开关变换器的双馈风力发电机组的控制装置，其特征在于，所述运算器包括；加法器，与所述第一电压感测器及第二电压感测器连接，根据所述有源电力滤波器补偿电压值计算得到有源电力滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：任永峰，胡志帅，廉茂航，云平平，薛宇，陈烁，许敬语，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15