靜止同步發(fā)電機故障穿越控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種靜止同步發(fā)電機故障穿越控制方法，通過閉環(huán)控制的方式自動生成零序電壓，并將其疊加到H橋各個子模塊上，該方式一方面可以保證在電網(wǎng)對稱條件下各電池單元SOC的均衡；另一方面在電網(wǎng)不對稱短路故障下，保證相間均壓以及三相對稱正序電流輸出。
【專利說明】靜止同步發(fā)電機故障穿越控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利涉及一種H橋級聯(lián)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)靜止同步發(fā)電機故障穿越控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源的需求與日俱增，大規(guī)模新能源、分布式 電源、輸電系統(tǒng)、沖擊性/非線性負(fù)荷大量接入電力系統(tǒng)。然而，以風(fēng)電、光伏為代表的新能 源、沖擊性/非線性負(fù)荷大規(guī)模接入，其靜態(tài)出力特性和動態(tài)響應(yīng)特性與常規(guī)同步發(fā)電機 具有顯著差異，對系統(tǒng)的供電充裕性（電力負(fù)荷峰谷差增大等）和運行穩(wěn)定性（不具有慣 性響應(yīng)、不參與調(diào)頻調(diào)壓等）產(chǎn)生較大的影響；同時，基于現(xiàn)有控制方式下新能源發(fā)電設(shè)備 的穩(wěn)定運行依賴于強電網(wǎng)，而限于我國新能源分布的實際情況，大規(guī)模新能源多處于電網(wǎng) 末端，電網(wǎng)強度較弱，影響新能源發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定運行，進而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。另外，分布式 電源和直流輸電系統(tǒng)的大量接入，同樣對電網(wǎng)的穩(wěn)定產(chǎn)生一定的影響，且弱電網(wǎng)下分布式 電源和直流輸電系統(tǒng)存在類似的運行穩(wěn)定問題。
[0003] 而靜止同步發(fā)電機以高壓大容量STATC0M與電池儲能等成熟技術(shù)為基礎(chǔ)，以先進 的同步控制方式為核心，兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)同步發(fā)電機的慣性和同步/阻尼轉(zhuǎn)矩特性及電壓調(diào)節(jié)特 性，可根據(jù)間歇式能源出力及負(fù)荷變化情況實時、快速調(diào)節(jié)公共并網(wǎng)點電壓頻率及幅值，進 而改善其動態(tài)特性，增強并網(wǎng)點電網(wǎng)強度，是應(yīng)對大規(guī)模新能源、分布式電源、輸電系統(tǒng)、沖 擊性/非線性負(fù)荷大量接入電力系統(tǒng)引起頻率、電壓變化的有效手段。
[0004] H橋級聯(lián)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)靜止同步發(fā)電機（如圖1所示）具有容量大，可實現(xiàn)儲能電池分 散接入等特點，有利于提高電池利用率及使用壽命，但其應(yīng)對電網(wǎng)不平衡能力差。當(dāng)電網(wǎng)發(fā) 生不對稱短路故障時，不僅無法提供動態(tài)無功支撐，也無法保障自身的相間均壓控制。本發(fā) 明專利可有效解決該技術(shù)難題。
[0005] 目前，僅有ABB于2009年率先開發(fā)出了集成高壓大容量STATC0M與電池儲能技術(shù) 的靜止同步發(fā)電機（SSG)產(chǎn)品，并在英國諾?？丝わL(fēng)電場進行了示范應(yīng)用。其在技術(shù)路線 上采用IGBT串聯(lián)技術(shù)，多個IGBT串聯(lián)到所需電壓等級后再應(yīng)用到三電平電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中， 最終實現(xiàn)中、高壓并網(wǎng)，如圖2所示。但這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對IGBT器件串聯(lián)、電池工藝等提出了 很高要求，限于國內(nèi)器件制造水平和工藝，難以實現(xiàn)開發(fā)和利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明專利是一種H橋級聯(lián)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)靜止同步發(fā)電機故障穿越控制方法，通過注 入零序電壓來消除電網(wǎng)電壓發(fā)生不對稱短路故障時，負(fù)序電壓與正序無功電流造成的三相 相間功率不平衡，進而實現(xiàn)動態(tài)無功支撐，解決不對稱短路故障或電網(wǎng)不平衡條件下H橋 級聯(lián)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)靜止同步發(fā)電機無法運行的技術(shù)難題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0008] 靜止同步發(fā)電機故障穿越控制方法，求取每一相各個H橋單元直流電壓平均值， 經(jīng)3s -2s變換后，對α軸、β軸分量分別進行閉環(huán)控制，獲取零序電壓，并將零序電壓作 為dqO - abc變換的O軸分量，經(jīng)2r - 3s變換后疊加到各個子模塊調(diào)制波上實現(xiàn)不對稱 短路故障下相間均壓控制及三相對稱正序電流輸出。
[0009] 對正、負(fù)序分量進行分離，鎖定正序基波分量相位，實現(xiàn)正負(fù)序電流的分別控制。
[0010] 本發(fā)明通過閉環(huán)控制的方式自動生成零序電壓，并將其疊加到H橋各個子模塊 上，該方式一方面可以保證在電網(wǎng)對稱條件下各電池單元SOC的均衡；另一方面在電網(wǎng)不 對稱短路故障下，保證相間均壓以及三相對稱正序電流輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是H橋級聯(lián)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)靜止同步發(fā)電機；
[0012] 圖2是ABB公司靜止同步發(fā)電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0013] 圖3是A相電壓跌落后向量圖；
[0014] 圖4是B、C兩相電壓跌落后向量圖；
[0015] 圖5是H橋級聯(lián)靜止同步發(fā)電機總體控制結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖6是正負(fù)序分離解耦網(wǎng)絡(luò)；
[0017] 圖7是零序電壓生成方案。

【具體實施方式】
[0018] 設(shè)靜止同步發(fā)電機同時輸出正序、負(fù)序和零序電壓,如式1)所示；由于注入零序 電壓,可保證三相電流對稱輸出，因此電流中僅包含正序有功、正序無功分量,如式2)所 /Jn 〇

【權(quán)利要求】
1. 靜止同步發(fā)電機故障穿越控制方法，其特征在于，求取每一相各個H橋單元直流電 壓平均值，經(jīng)3s -2s變換后，對a軸、3軸分量分別進行閉環(huán)控制，獲取零序電壓，并將 零序電壓作為dqO - abc變換的0軸分量，經(jīng)2r - 3s變換后疊加到各個子模塊調(diào)制波上 實現(xiàn)不對稱短路故障下相間均壓控制及三相對稱正序電流輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止同步發(fā)電機故障穿越控制方法，其特征在于，對正、負(fù)序 分量進行分離，鎖定正序基波分量相位，實現(xiàn)正負(fù)序電流的分別控制。
【文檔編號】H02J3/32GK104393609SQ201410552495
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】王林, 張海龍, 黃輝, 馮宇鵬, 肖飛, 曹建博 申請人:許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術(shù)有限公司