用于对同步旋转系中电流命令分量进行解耦的系统和方法与流程

本公开一般涉及功率生成，并且更特定地，涉及用于利用计算的参考节点对旋转系中的电流命令分量进行解耦的系统和方法。

背景技术：

1、功率生成资产可采取各种形式，并且可以包括依靠可再生和/或不可再生能源的资产。依靠可再生能量源的那些功率生成资产通常可被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能量源之一。例如，风力涡轮在这方面已经获得了越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。机舱包括耦合到齿轮箱并且耦合到发电机的转子组合件。转子组合件和齿轮箱安装在位于机舱内的底座(bedplate)支撑框架上。转子叶片使用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能的形式传送动能，以便转动轴，该轴将转子叶片耦合到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则该轴将转子叶片直接耦合到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，并且电能可被传送到容纳在塔架内的转换器和/或变压器，并且随后被部署到公用电网。现代的风力功率生成系统通常采取具有多个风力涡轮发电机的风电场(wind farm)的形式，所述风力涡轮发电机可操作以将功率供应到传输系统，所述传输系统将功率提供到电力网。

2、风力涡轮可被分为两种类型：固定速度涡轮和可变速度涡轮。常规上，可变速度风力涡轮被控制为连接到电力网的电流源。换句话说，可变速度风力涡轮依靠通过锁相环路(pll)来检测作为参考的电网频率，并将指定量的电流注入到电网中。风力涡轮的常规电流源控制基于以下假设：电网电压波形是具有固定频率和幅度的基波电压波形，并且风力功率进入电网的渗透足够低，以便不会对电网电压幅度和频率造成干扰。因此，风力涡轮只基于基波电压波形将指定电流注入到电网中。然而，随着风力功率的快速增长，风力功率对一些电网的渗透已经增加到风力涡轮发电机对电网电压和频率具有重大影响的点。当风力涡轮位于弱电网中时，风力涡轮功率波动可能导致电网电压的幅度和频率变化的增加。这些波动可能不利地影响pll和风力涡轮电流控制的性能和稳定性。

3、此外，对具有三绕组电网接口变压器的双馈感应发电机(dfig)风力涡轮系统的现有控制估计初级侧变压器电压以锁定其相参考(pll)。一旦该相被锁定，反馈信号的角度信息被用于将典型的三相功率系统(其使用a-b-c参考系)变换为两相系统(其使用d-q参考系)。适当选择该相参考还允许有功和无功电流控制环路的解耦。因此，这种控制结构假设对电流的有功和无功分量进行解耦控制。然而，与电压和电流反馈节点分离的pll参考节点在电流的有功和无功分量之间引入耦合。

4、因此，本公开涉及一种用于将旋转系中的电流命令分量与计算的参考节点解耦以解决上述问题的系统和方法。更特定地，本公开描述了如何可以引入电流命令分量上的补偿项以显著降低有功和无功电流调节回路对彼此的耦合效应。

技术实现思路

1、本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中明白，或可通过本发明的实践来学习。

2、在一个方面中，本公开涉及一种用于控制具有发电机的功率生成资产的方法。发电机具有可操作地耦合到变压器的定子和经由功率转换器可操作地耦合到变压器的转子。所述方法包括经由控制器使用功率生成资产的锁相环路(pll)参考节点处的pll的pll参考信号的角度来将三相信号集变换到同步旋转系的二维正交坐标系。所述二维正交坐标系包括电压和电流中的至少一个的x分量和y分量。所述方法还包括经由控制器根据电压和电流的x分量和y分量中的一个或多个来确定一个或多个动态解耦因子。此外，所述方法包括经由控制器将一个或多个动态解耦因子应用于电流命令计算逻辑以减轻一个或多个电流命令分量的耦合效应。所述方法还可以包括本文描述的任何附加步骤和/或特征。

3、在另一方面中，本公开涉及一种用于操作功率生成资产的系统。所述系统包括连接到功率电网的发电机和通信耦合到发电机的控制器。所述控制器包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成执行多个操作，包括但不限于使用在功率生成资产的锁相环路(pll)参考节点处的pll的pll参考信号的角度来将三相信号集变换到同步旋转系的二维正交坐标系，所述二维正交坐标系包括电压和电流中的至少一个的x分量和y分量；根据电压和电流中的至少一个的x分量和y分量中的一个或多个来确定一个或多个动态解耦因子；以及将一个或多个动态解耦因子应用于电流命令计算逻辑以减轻一个或多个电流命令分量的耦合效应。所述多个操作可以包括本文描述的任何操作和/或特征。

4、参考以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书并且构成本说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并且与该描述一起用于解释本发明的原理。

技术特征：

1.一种用于控制具有发电机的功率生成资产的方法，所述发电机具有可操作地耦合到变压器的定子和经由功率转换器可操作地耦合到所述变压器的转子，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，还包括经由所述控制器根据电压的所述x分量和所述y分量来确定所述pll参考信号的电压幅度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述电压的所述x分量和所述y分量来确定所述pll参考信号的所述电压幅度还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，根据电压和电流中的至少一个的所述x分量和所述y分量中的所述一个或多个来确定所述一个或多个动态解耦因子还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据电压和电流中的至少一个的所述x分量和所述y分量中的所述一个或多个来确定所述第一动态解耦x因子还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据电压和电流中的至少一个的所述x分量和所述y分量中的所述一个或多个来确定所述第二动态解耦y因子还包括：

7.根据权利要求4所述的方法，其中，将所述一个或多个动态解耦因子应用于所述电流命令计算逻辑以减轻一个或多个电流命令分量的所述耦合效应还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，如果当电压的所述x分量与所述同步旋转系的所述x轴对齐时，所述第一动态解耦x因子和所述第二动态解耦y因子不都接近零，则所述功率生成资产中存在一个或多个反馈和参考节点不均衡，并且所述第一动态解耦x因子和所述第二动态解耦y因子提供对所述电流命令分量中的一个或多个电流命令分量需要被调节的程度的动态测量以便在所述pll参考节点处获得期望的净电流。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述一个或多个动态解耦因子应用于所述电流命令计算逻辑以减轻一个或多个电流命令分量的所述耦合效应还包括：

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据电压和电流中的至少一个的所述x分量和所述y分量中的所述一个或多个来确定所述一个或多个动态解耦因子还包括：

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个电流指令分量的所述耦合效应出现在有功和无功电流指令分量之间。

12.一种用于操作功率生成资产的系统，所述系统包括：

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述多个操作还包括：

14.根据权利要求13所述的系统，其中，根据电压的所述x分量和所述y分量来确定所述pll参考信号的所述电压幅度还包括：

15.根据权利要求13所述的系统，其中，根据电压和电流中的至少一个的所述x分量和所述y分量中的所述一个或多个来确定所述一个或多个动态解耦因子还包括：

16.根据权利要求15所述的系统，其中，根据电压和电流中的至少一个的所述x分量和所述y分量中的所述一个或多个来确定所述第一动态解耦x因子还包括：

17.根据权利要求16所述的系统，其中，根据电压和电流中的至少一个的所述x分量和所述y分量中的所述一个或多个来确定所述第二动态解耦y因子还包括：

18.根据权利要求15所述的系统，其中，将所述一个或多个动态解耦因子应用于所述电流命令计算逻辑以减轻一个或多个电流命令分量的所述耦合效应还包括：

19.根据权利要求18所述的系统，其中，如果当电压的所述x分量与所述同步旋转系的所述x轴对齐时，所述第一动态解耦x因子和所述第二动态解耦y因子不都接近零，则所述功率生成资产中存在一个或多个反馈和参考节点不均衡，并且所述第一动态解耦x因子和所述第二动态解耦y因子提供对所述电流命令分量中的一个或多个电流命令分量需要被调节的程度的动态测量以便在所述pll参考节点处获得期望的净电流。

20.根据权利要求12-19所述的系统，其中，将所述一个或多个动态解耦因子应用于所述电流命令计算逻辑以减轻一个或多个电流命令分量的所述耦合效应还包括：

技术总结一种用于控制具有发电机的功率生成资产的方法，所述发电机具有可操作地耦合到变压器的定子和经由功率转换器可操作地耦合到变压器的转子，所述方法包括使用功率生成资产的锁相环路(PLL)参考节点处的PLL的PLL参考信号的角度来将三相信号集变换到同步旋转系的二维正交坐标系。所述二维正交坐标系包括电压和电流中的至少一个的x分量和y分量。所述方法还包括根据电压和电流中的至少一个的x分量和y分量中的一个或多个来确定一个或多个动态解耦因子。此外，所述方法包括将一个或多个动态解耦因子应用于电流命令计算逻辑以减轻一个或多个电流命令分量的耦合效应。技术研发人员：I·贝罗特兰,D·霍华德,A·S·阿基里斯受保护的技术使用者：通用电气可再生能源西班牙有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5