一種低電壓穿越下變流器的控制系統(tǒng)和控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低電壓穿越下變流器的控制系統(tǒng)及其控制方法，所述的系統(tǒng)包括控制器和相位跟蹤器，所述的控制器接收電網(wǎng)電壓信號(hào)、有功功率命令、無功功率命令和來自相位跟蹤器的控制相位參考信號(hào)，電網(wǎng)電壓信號(hào)代表風(fēng)電機(jī)組輸出終端或變流器電壓和電流的信號(hào)；所述的相位跟蹤器配備穿越事件檢測(cè)器穿越事件檢測(cè)器是一個(gè)電壓比較器，其比較電網(wǎng)電壓信號(hào)和預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓。本發(fā)明采用了穿越事件監(jiān)測(cè)、鎖相環(huán)技術(shù)和相位跟蹤的新型控制方法，使得該控制系統(tǒng)不僅在電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓故障時(shí)能夠保證風(fēng)電機(jī)組不脫網(wǎng)，而且在零電壓時(shí)也能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保持掛網(wǎng)，并能向電網(wǎng)提供無功，支撐電網(wǎng)電壓，在故障結(jié)束后，能快速地按照要求向電網(wǎng)提供有功恢復(fù)。
【專利說明】一種低電壓穿越下變流器的控制系統(tǒng)和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種低電壓穿越下變流器的控制系統(tǒng)和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，不可避免地會(huì)受到一些擾動(dòng)，有時(shí)這些擾動(dòng)使電網(wǎng)或其它電力系統(tǒng)的電壓有較大的跌落，跌落時(shí)間比較短，一般少于500ms。大體上這些擾動(dòng)是由于輸電系統(tǒng)或配電系統(tǒng)某個(gè)地方的故障而引起，這些故障普遍地是由于設(shè)備故障、惡劣天氣、電力事故或其他因素引起的單相或多相接地或短路。當(dāng)大負(fù)荷用電時(shí)，例如特大型電機(jī)或大型電廠突然脫網(wǎng)時(shí)也能導(dǎo)致電壓很顯著的跌落。其它情況，例如電容的投切也能導(dǎo)致小故障的發(fā)生。在任何情況下，無論是發(fā)生小故障還是大故障，這些故障都會(huì)在電網(wǎng)的不同點(diǎn)導(dǎo)致低電壓或零電壓的情況出現(xiàn)。
[0003]在低壓或零電壓出現(xiàn)后，如何讓向電網(wǎng)供電的電源作出相應(yīng)的響應(yīng)是電源運(yùn)行人員應(yīng)該著重考慮的問題。對(duì)于小電源，例如單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組和小型風(fēng)場(chǎng)、家用太陽(yáng)能系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)等，當(dāng)電壓跌落一定幅值和持續(xù)一段時(shí)間時(shí)，其脫網(wǎng)是可以接受。大體上，這個(gè)比例的配置是可以接受的，因?yàn)橛蛇@些小電源提供的電能總數(shù)量相對(duì)電網(wǎng)中其他電源(如火電廠和核電廠等)提供的電能所占份額是很小的。對(duì)于這樣小比例的電能，其脫網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的故障后的恢復(fù)能力基本上沒影響。
[0004]隨著能源需求 的不斷增加和新能源的不斷發(fā)展，使得電網(wǎng)中的這些小電源的電能比例在不斷的增加，保證這些電源的不脫網(wǎng)，尤其是故障和浪涌發(fā)生時(shí)不脫網(wǎng)變得越來越重要，因?yàn)榇罅慨a(chǎn)生電能的電源脫網(wǎng)能夠加劇電網(wǎng)對(duì)這些故障的響應(yīng)。嚴(yán)重時(shí)的頻率波動(dòng)或者電源系統(tǒng)的不穩(wěn)定能夠?qū)е麓竺娣e的崩潰，從而影響大量的用電終端用戶。因此電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商開始要求這些電源像傳統(tǒng)電源一樣，能夠保持聯(lián)網(wǎng)并在低電壓或零電壓的情況下不脫網(wǎng)。
[0005]當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的產(chǎn)生的能量不能完全送到電網(wǎng)，使得變流器的直流側(cè)的電容上的輸入和輸出有功出現(xiàn)不平衡，導(dǎo)致直流母線電壓升高，直流電容儲(chǔ)能增加。為了處理掉這些多余的能量并保證變流器的直流環(huán)節(jié)不因?yàn)槌^極限電壓而燒毀，目前變流器普遍采取的方式在直流側(cè)并聯(lián)卸荷電阻等來提高變流器的低電壓穿越能力，采取的控制方法是當(dāng)直流電容上累積的能量導(dǎo)致直流環(huán)節(jié)上的電壓超過電容能承受的電壓的上限Udcmax時(shí)或不平衡有功功率ΔΡ大于卸荷電阻動(dòng)作的閾值Pt時(shí)，卸荷電阻投入使用，將多余的能量通過卸荷電阻消耗掉，同時(shí)使網(wǎng)側(cè)變流器運(yùn)行在STATC0M模式來對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功支撐。當(dāng)八？<?1且仏。<^。_時(shí)，卸荷電阻退出。此方法不僅需要附帶龐大的卸荷電阻，而且過分依賴卸荷電阻去消耗多余的功率，使得目前的變流器整體的發(fā)熱量非常大，對(duì)設(shè)備的散熱性能提出了較高的要求。問題更加突出的是變流器的這種控制方法使得風(fēng)電機(jī)組對(duì)抵抗電網(wǎng)電壓跌落的深度和持續(xù)時(shí)間的能力有限。對(duì)更嚴(yán)格的零電壓跌落處理起來有些困難。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種在不增大變流器體積和發(fā)熱量的情況下，使變流器能夠抵抗電網(wǎng)電壓高深度和長(zhǎng)時(shí)間的跌落的低電壓穿越控制系統(tǒng)和控制方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種低電壓穿越下變流器的控制系統(tǒng)，包括控制器和相位跟蹤器，所述的控制器接收電網(wǎng)電壓信號(hào)、有功功率命令、無功功率命令和來自相位跟蹤器的控制相位參考信號(hào)，所述的電網(wǎng)電壓信號(hào)代表風(fēng)電機(jī)組輸出終端或變流器電壓和電流的信號(hào)；控制器應(yīng)用數(shù)字處理器或其它數(shù)字設(shè)備中的控制代碼；
[0008]所述的相位跟蹤器配備穿越事件檢測(cè)器，穿越事件檢測(cè)器設(shè)計(jì)和配置成當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以下時(shí)通過電網(wǎng)電壓信號(hào)來檢測(cè)事故；穿越事件檢測(cè)器是一個(gè)電壓比較器，其比較電網(wǎng)電壓信號(hào)和預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓；
[0009]所述的相位跟蹤器還包括鎖相環(huán)，所述的鎖相環(huán)包括相位檢測(cè)器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器，所述的壓控振蕩器產(chǎn)生AC參考信號(hào)作為相位誤差信號(hào)的函數(shù)；相位檢測(cè)器是一個(gè)乘法器，將AC參考信號(hào)和AC電壓信號(hào)相乘,其輸出檢測(cè)信號(hào)是AC電壓信號(hào)和AC參考信號(hào)之間相位差值的函數(shù)；環(huán)路濾波器的輸出是相位誤差信號(hào)。
[0010]一種低電壓穿越下變流器的控制方法，包括以下步驟:
[0011]A、當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以下時(shí)，穿越事故監(jiān)測(cè)器通過電網(wǎng)電壓信號(hào)檢測(cè)到事故。
[0012]B、穿越事件檢測(cè)器觸發(fā)相位跟蹤器凍結(jié)控制相位參考信號(hào)的頻率和電流值，該值為檢測(cè)到穿越事故當(dāng)時(shí)的值，使相位跟蹤器緩慢跟蹤電網(wǎng)。
[0013]C、鎖相環(huán)檢測(cè)到AC電壓信號(hào)降落到預(yù)設(shè)值以下，設(shè)置相位誤差信號(hào)或檢測(cè)信號(hào)的值為零來凍結(jié)相位參考信號(hào)，控制其凍結(jié)時(shí)的頻率。
[0014]D、相位檢測(cè)器使鎖相環(huán)的頻率和電網(wǎng)電壓檢測(cè)信號(hào)的相位跟蹤響應(yīng)時(shí)間函數(shù)，鎖相環(huán)的速度降低來降低對(duì)相位和頻率改變的響應(yīng)時(shí)間。
[0015]E、環(huán)路濾波器運(yùn)行除去檢測(cè)信號(hào)不需要的特征。
[0016]F、相位跟蹤器估算電網(wǎng)電壓的相位值。
[0017]G、當(dāng)電壓恢復(fù)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之上時(shí)，控制相位參考信號(hào)和相位參考信號(hào)得到解凍，風(fēng)電機(jī)組將以非常接近于電網(wǎng)中電壓恢復(fù)的相位和頻率向電網(wǎng)輸送電流。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]1、由于本發(fā)明采用了穿越事件監(jiān)測(cè)、鎖相環(huán)技術(shù)和相位跟蹤的新型控制方法，使得該控制系統(tǒng)不僅在電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓故障時(shí)能夠保證風(fēng)電機(jī)組不脫網(wǎng)，而且在零電壓時(shí)也能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組保持掛網(wǎng)，并能向電網(wǎng)提供無功，支撐電網(wǎng)電壓，在故障結(jié)束后，能快速地按照要求向電網(wǎng)提供有功恢復(fù)。
[0020]2、由于本發(fā)明采用了凍結(jié)控制相位參考信號(hào)技術(shù)使得變流器中的電力電子器件的耐壓和過流值選擇正常值即可，而不需要將直流電容的額定電壓限定值調(diào)高來存儲(chǔ)多余的能量，降低了硬件成本。
[0021]3、由于本發(fā)明采用了相位跟蹤器緩慢跟蹤電網(wǎng)電壓的頻率技術(shù)，額定頻率時(shí)間常數(shù)與電網(wǎng)電壓成比率下降，使相位跟蹤器的響應(yīng)時(shí)間降低到更低的值，從而該控制系統(tǒng)和技術(shù)使變流器能夠承受電網(wǎng)電壓跌落到正常水平以下更長(zhǎng)的時(shí)間和更高的深度，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間和高深度的電網(wǎng)故障而不脫網(wǎng)。
[0022]4、由于本發(fā)明采用了環(huán)路濾波器有效的抑制了電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)引起的直流母線電壓的波動(dòng)。
[0023]5、由于本發(fā)明采用了新型控制系統(tǒng)使得變流器在不增加巨大的耗能硬件和散熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，能夠適應(yīng)新的電網(wǎng)要求的情況下成本低、可靠性高、控制簡(jiǎn)單。
[0024]6、由于本發(fā)明采用了模塊式的設(shè)計(jì)使得控制系統(tǒng)比較靈活，可以整合風(fēng)機(jī)控制的很多功能?？梢允桥c目前發(fā)明的技術(shù)相關(guān)功能的簡(jiǎn)單獨(dú)立的電路，可以是變流器簡(jiǎn)單的一部分，可以是風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的其他部件，可以是逆變器控制電路擴(kuò)展部件之間的某個(gè)方面。從而設(shè)計(jì)起來可根據(jù)實(shí)際風(fēng)電機(jī)組或變流器的情況來靈活架構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了描述本發(fā)明各個(gè)方面的應(yīng)用，本發(fā)明包含了 4副附圖。其中:
[0026]圖1是有多種電源連接到公共電網(wǎng)上的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖2是在圖1中的部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)組示意圖。
[0028]圖3是圖2中與電網(wǎng)聯(lián)接的變流器的電氣原理圖。
[0029]圖4是圖3中的變流器的鎖相環(huán)的原理圖。
[0030]圖中:1、交流電電力系統(tǒng)，2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，3、變流器，4、電網(wǎng)，5、火電廠，6、電力用戶，7、風(fēng)輪系統(tǒng)，8、發(fā)電機(jī)，9、整流器，10、控制系統(tǒng)，11、變流器電路，12、變壓器，13、有功功率命令，14、控制相位參考信號(hào)，15、相位跟蹤器，16、鎖相環(huán)，17、穿越事件監(jiān)測(cè)器，18、電網(wǎng)電壓信號(hào)，19、控制器，20、無功功率命令，21、AC電壓信號(hào)，22、相位檢測(cè)器，23、檢測(cè)信號(hào)，24、環(huán)路過濾器，25、相位誤差信號(hào)，26、中心頻率信號(hào)，27、累計(jì)電路，28、合成信號(hào)，29、壓控振蕩器，30、相位參考信號(hào),31、AC參考信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1顯示了一個(gè)典型的交流電力系統(tǒng)1，其包括向電網(wǎng)4輸送電能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,也包括輸送電能的多種其它電源,如火電廠5。變流器3安裝在風(fēng)電機(jī)組2和電網(wǎng)4之間，用于控制風(fēng)電機(jī)組向電網(wǎng)輸送的電能的電氣特性，電網(wǎng)將電能最終送到終端用戶6，如電力客戶。當(dāng)故障出現(xiàn)并導(dǎo)致低電壓或零電壓出現(xiàn)時(shí)，變流器3向風(fēng)電機(jī)組提供穿越能力，即變流器3設(shè)計(jì)成該故障出現(xiàn)時(shí)，允許風(fēng)電機(jī)組仍然與電網(wǎng)聯(lián)接并繼續(xù)向電網(wǎng)4供電。在電壓跌落幅度小時(shí)變流器3通過幫助保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，在大故障出現(xiàn)時(shí)其提高電網(wǎng)的恢復(fù)能力，以這種方式變流器向交流電力系統(tǒng)I提供支撐和保持電網(wǎng)穩(wěn)定。
[0032]圖2顯示了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一些機(jī)械和電氣部件。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組2包含因風(fēng)而旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪系統(tǒng)7。風(fēng)輪系統(tǒng)7聯(lián)接到發(fā)電機(jī)8，其將風(fēng)輪系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成交流電形式的電能。整流器9將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，變流器3進(jìn)一步將直流電變成頻率和相角適合輸送到電網(wǎng)4的交流電。變流器3后聯(lián)接變壓器12，其將改變變流器的輸出使其適應(yīng)公用電網(wǎng)4的電壓。變流器3包括變流器電路11和控制系統(tǒng)10，其由控制系統(tǒng)產(chǎn)生的參考電流來改變輸送到電網(wǎng)4的電流。變流器電路11電氣聯(lián)接到控制系統(tǒng)10，控制系統(tǒng)采用命令信號(hào)來控制變流器電路。命令信號(hào)是基于電網(wǎng)4電壓相序的控制信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)10配置成能夠提供從故障恢復(fù)時(shí)估算的電流相角，通過提供對(duì)一直運(yùn)行的電網(wǎng)4電壓改變響應(yīng)很慢的相位跟蹤系統(tǒng)來得到該估算。
[0033]圖3顯示了圖2中控制系統(tǒng)部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)包括控制器19和相位跟蹤器15?？刂破?9接受幾個(gè)輸入信號(hào)包括電網(wǎng)電壓信號(hào)18，代表風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出終端或變流器電壓和電流的信號(hào)，有功電流命令13和無功電流命令20，也接收來自算法中采用的相位跟蹤器15的控制相位參考信號(hào)14和前面提到的信號(hào)和命令，來指示變流器電路11向公用電網(wǎng)4輸送正確相位和頻率的電流?？刂破?9應(yīng)用數(shù)字處理器或其它數(shù)字設(shè)備中的控制代碼?？刂葡到y(tǒng)10設(shè)計(jì)成對(duì)一直運(yùn)行的電網(wǎng)4中的電壓的頻率改變響應(yīng)很慢，電壓下降或跌落對(duì)其沒有大的影響。相位跟蹤器15設(shè)計(jì)成在其運(yùn)行過程中一直都很慢，也就是說，不僅僅在低(零)電壓穿越期間，而且在電網(wǎng)電壓在其正常水平時(shí)，跟蹤電壓的頻率時(shí)也是很慢。額定頻率時(shí)間常數(shù)為電網(wǎng)電壓正常時(shí)相位跟蹤器15的時(shí)間常數(shù)，在低電壓故障期間，該時(shí)間常數(shù)與電網(wǎng)電壓成比例下降。在給定條件、事故時(shí)的電網(wǎng)特性以及相位跟蹤器參數(shù)的情況下，能夠調(diào)整相位跟蹤器15的額定頻率跟蹤時(shí)間常數(shù)。大體上，時(shí)間常數(shù)的選擇是在正常運(yùn)行時(shí)功率快速變化時(shí)需要的快速響應(yīng)和良好的低壓穿越性能的慢響應(yīng)之間權(quán)衡。很重要的是，應(yīng)用慢的跟蹤時(shí)間的策略是與傳統(tǒng)功率變流器的控制策略相反的，傳統(tǒng)功率變流器的控制策略是采用快速跟蹤速度很多種機(jī)器狀態(tài)來處理穿越的要求。慢的控制策略是使相位跟蹤器15具有本質(zhì)能力來使其響應(yīng)時(shí)間從一個(gè)已經(jīng)低的值降低到與風(fēng)機(jī)終端電壓成比例的更低的值。使相位跟蹤器緩慢跟蹤電網(wǎng)電壓的方式是將控制相位參考信號(hào)14的頻率值凍結(jié)到某個(gè)值，該值為檢測(cè)到穿越事故當(dāng)時(shí)的值。為了達(dá)到該特征，相位跟蹤器15配備穿越事件監(jiān)測(cè)器17，該監(jiān)測(cè)器設(shè)計(jì)和配置成當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以下時(shí)通過電網(wǎng)電壓信號(hào)18來檢測(cè)事故。穿越事件監(jiān)測(cè)器17是一個(gè)電壓比較器，其比較電網(wǎng)電壓信號(hào)18和預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以下時(shí)，穿越事件監(jiān)測(cè)器17觸發(fā)相位跟蹤器15凍結(jié)控制相位參考信號(hào)14的頻率和電流值。當(dāng)電壓恢復(fù)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之上時(shí)，控制相位參考信號(hào)14得到解凍。
[0034]控制系統(tǒng)中的相位跟蹤器15包括圖4中描述的鎖相環(huán)。圖4中的鎖相環(huán)包括3個(gè)主要的部件:一個(gè)相位檢測(cè)器22、一個(gè)環(huán)路過濾器24和一個(gè)壓控振蕩器29。壓控振蕩器29產(chǎn)生AC參考信號(hào)31作為相位誤差信號(hào)25的函數(shù)。相位檢測(cè)器22是一個(gè)乘法器，其將AC參考信號(hào)31和AC電壓信號(hào)21相乘，其輸出檢測(cè)信號(hào)23是AC電壓信號(hào)21和AC參考信號(hào)31之間相位差值的函數(shù)。相位誤差檢測(cè)器的特征是相位誤差與電壓和相位誤差的幅值成比例。這使鎖相環(huán)的頻率和電網(wǎng)電壓檢測(cè)信號(hào)23的相位跟蹤響應(yīng)時(shí)間函數(shù)，然后，由環(huán)路濾波器24運(yùn)行以除去檢測(cè)信號(hào)23不需要的特性。在應(yīng)用相位檢測(cè)器22的情況下，環(huán)路濾波器24設(shè)計(jì)和配置成低通濾波器來擺脫來自乘法器的雙頻檢測(cè)信號(hào)23。環(huán)路濾波器24的輸出是相位誤差信號(hào)25。
[0035]在一些實(shí)際應(yīng)用中，鎖相環(huán)能夠采用由運(yùn)營(yíng)商的可編程硬件或軟件產(chǎn)生的中心頻率信號(hào)26來運(yùn)行。中心頻率信號(hào)26給鎖相環(huán)一個(gè)參考信號(hào)和保持環(huán)路濾波器24的輸出接近零。當(dāng)可選的中心頻率信號(hào)26出現(xiàn)時(shí)，相位誤差信號(hào)25和中心頻率信號(hào)一起進(jìn)入累計(jì)電路27，合成信號(hào)28輸入到壓控振蕩器29。壓控振蕩器29也輸出相位參考信號(hào)30，其是反饋回路到相位檢測(cè)器22中的AC參考信號(hào)31的相位。當(dāng)鎖相環(huán)使用在控制系統(tǒng)中，與控制相位參考信號(hào)14相應(yīng)的相位參考信號(hào)30和利用控制相位參考信號(hào)14來產(chǎn)生電路命令的控制器用于變流器電路，其都包含有功電流波和無功電流波。
[0036]相位跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)成緩慢地跟蹤電網(wǎng)電壓的相位以便保持控制器相位參考信號(hào)不受由于穿越故障電壓擾動(dòng)而引起的快速電壓下跌或跌落的影響。在鎖相環(huán)中，該緩慢通過選擇合適的增益常數(shù)和鎖相環(huán)的其它運(yùn)行參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一個(gè)給定的鎖相環(huán)，能很容易地依據(jù)以上提供的指導(dǎo)的相位跟蹤器的響應(yīng)時(shí)間來調(diào)整鎖相環(huán)的響應(yīng)時(shí)間。
[0037]通過使相位跟蹤器15是一個(gè)幅值敏感的相位跟蹤器，并使其相位誤差輸出是相位誤差和電壓電平的一個(gè)函數(shù)，使圖4中的鎖相環(huán)達(dá)到降低作為電網(wǎng)電壓函數(shù)的響應(yīng)時(shí)間，在AC電壓21跌落或下跌期間，伴隨電網(wǎng)電壓幅值的減小，鎖相環(huán)的速度將降低從而降低了對(duì)相位和頻率改變的響應(yīng)時(shí)間。
[0038]鎖相環(huán)在檢測(cè)到AC電壓21降落到預(yù)設(shè)值以下之前，相位參考信號(hào)30的凍結(jié)能夠通過設(shè)置相位誤差信號(hào)25或者檢測(cè)信號(hào)23的值為零來實(shí)現(xiàn)。設(shè)置相位誤差信號(hào)25或檢測(cè)信號(hào)23為零，能夠有效地控制相位參考信號(hào)30在凍結(jié)時(shí)的頻率值。如果鎖相環(huán)的響應(yīng)時(shí)間是如以前描述的合適的緩慢，凍結(jié)的相位參考信號(hào)30的頻率將大致是引起下跌或跌落的故障發(fā)生之前的頻率。
[0039]相位誤差信號(hào)25或檢測(cè)器信號(hào)的值以各種方式從正在運(yùn)行的值到零的切換是能夠?qū)崿F(xiàn)的。如果鎖相環(huán)由硬件來執(zhí)行，在相位誤差信號(hào)25和常量零信號(hào)之間選擇的乘法器作為選擇信號(hào)的函數(shù)。如果鎖相環(huán)應(yīng)用在軟件中，注冊(cè)器保持相位誤差信號(hào)的值，在凍結(jié)期間，其暫時(shí)加載為零值。一旦相位誤差信號(hào)25響應(yīng)電壓穿越事件時(shí)設(shè)置為零，在合適的時(shí)候能夠用于返回相位誤差信號(hào)到運(yùn)行值。在從圖4中的鎖相環(huán)收到相位參考信號(hào)30后，控制系統(tǒng)產(chǎn)生命令信號(hào)指示逆變器電路發(fā)送以相對(duì)于存在公共電網(wǎng)電壓的特殊形位的電流波。使用數(shù)字查表，采用模擬電路或可能是一個(gè)軟件執(zhí)行的三角正弦和余弦函數(shù)來產(chǎn)生命令信號(hào)。在穿越故障事件期間，相位跟蹤器有效地估算電網(wǎng)電壓的相位值。因此，故障之后，當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)到正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)電機(jī)組將以非常接近于電網(wǎng)中電壓恢復(fù)的相位和頻率向電網(wǎng)輸送電流。
[0040]控制系統(tǒng)可以相對(duì)簡(jiǎn)單或非常復(fù)雜，能夠整合風(fēng)機(jī)控制的很多功能?？刂葡到y(tǒng)可以是與目前發(fā)明的技術(shù)相關(guān)功能的簡(jiǎn)單獨(dú)立的電路，可以是變流器簡(jiǎn)單的一部分，可以是風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的其他部件，可以是逆變器控制電路擴(kuò)展部件之間的某個(gè)方面。圖3中顯示的控制系統(tǒng)10可以植入到物理硬件部件內(nèi)，或者在軟件中應(yīng)用。
[0041]本發(fā)明所描述的方法可以方便地使用一個(gè)或多個(gè)機(jī)器來編程實(shí)現(xiàn)。上面討論的方法和應(yīng)用，采用軟件和/或軟件模塊也包括合適的硬件來協(xié)助軟件和/或軟件模塊來使機(jī)器執(zhí)行指令。
【權(quán)利要求】
1.一種低電壓穿越下變流器的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括控制器(19)和相位跟蹤器(15)，所述的控制器(19)接收電網(wǎng)電壓信號(hào)(18)、有功功率命令(13)、無功功率命令(20)和來自相位跟蹤器(15)的控制相位參考信號(hào)(14)，所述的電網(wǎng)電壓信號(hào)(18)代表風(fēng)電機(jī)組輸出終端或變流器電壓和電流的信號(hào)；控制器(19)應(yīng)用數(shù)字處理器或其它數(shù)字設(shè)備中的控制代碼； 所述的相位跟蹤器(15)配備穿越事件檢測(cè)器(17)，穿越事件檢測(cè)器(17)設(shè)計(jì)和配置成當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以下時(shí)通過電網(wǎng)電壓信號(hào)(18)來檢測(cè)事故；穿越事件檢測(cè)器(17)是一個(gè)電壓比較器，其比較電網(wǎng)電壓信號(hào)(18)和預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓； 所述的相位跟蹤器(15)還包括鎖相環(huán)(16)，所述的鎖相環(huán)包括相位檢測(cè)器(22)、環(huán)路濾波器(24)和壓控振蕩器(29)，所述的壓控振蕩器(29)產(chǎn)生AC參考信號(hào)(31)作為相位誤差信號(hào)(25)的函數(shù)；相位檢測(cè)器(22)是一個(gè)乘法器,將AC參考信號(hào)(31)和AC電壓信號(hào)(21)相乘，其輸出檢測(cè)信號(hào)(23)是AC電壓信號(hào)(21)和AC參考信號(hào)(31)之間相位差值的函數(shù)；環(huán)路濾波器(24)的輸出是相位誤差信號(hào)(25)。
2.一種低電壓穿越下變流器的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: A、當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以下時(shí)，穿越事故監(jiān)測(cè)器(17)通過電網(wǎng)電壓信號(hào)(18)檢測(cè)到事故； B、穿越事件檢測(cè)器(17)觸發(fā)相位跟蹤器(15)凍結(jié)控制相位參考信號(hào)(14)的頻率和電流值，該值為檢測(cè)到穿越事故當(dāng)時(shí)的值，使相位跟蹤器緩慢跟蹤電網(wǎng)； C、鎖相環(huán)檢測(cè)到AC電壓信號(hào)(21)降落到預(yù)設(shè)值以下，設(shè)置相位誤差信號(hào)(25)或檢測(cè)信號(hào)(23)的值為零來凍結(jié)相位參考信號(hào)(30)，控制其凍結(jié)時(shí)的頻率； D、相位檢測(cè)器使鎖相環(huán)的頻率和電網(wǎng)電壓檢測(cè)信號(hào)(23)的相位跟蹤響應(yīng)時(shí)間函數(shù)，鎖相環(huán)的速度降低來降低對(duì)相位和頻率改變的響應(yīng)時(shí)間； E、環(huán)路濾波器(24)運(yùn)行除去檢測(cè)信號(hào)不需要的特征； F、相位跟蹤器(15)估算電網(wǎng)電壓的相位值； G、當(dāng)電壓恢復(fù)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之上時(shí)，控制相位參考信號(hào)(14)和相位參考信號(hào)(30)得到解凍，風(fēng)電機(jī)組將以非常接近于電網(wǎng)中電壓恢復(fù)的相位和頻率向電網(wǎng)輸送電流。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103683333SQ201310751100
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】方濤, 宋清玉 申請(qǐng)人:一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司, 中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司