[发明专利]基于离散非线性逆系统电压前馈的风电机组并网控制策略

说明书

技术领域

本发明属于风力发电领域，具体涉及到风力发电机组中的并网变流器控制策略。

背景技术

风力发电机组并网变流器控制策略的研究和改善成为近年来风力发电领域研究的热点，目前应用最广泛的是基于电压外环电流内环的双闭环并网控制策略。这种传统的控制策略可以保证变流器中间直流电压的稳定，但是当考虑并网变流器的直流侧输入功率由于风力机的某些固有特性，例如塔影效应和风切变效应而造成的低频功率波动时，该控制策略并不能抑制并网功率的波动，从而引起接入点的电压波动和闪变。

发明内容

鉴于传统电压电流双闭环并网控制策略的不足，本发明在考虑了风力发电机组并网变流器直流侧输入功率存在低频波动的情况下，对传统的并网控制策略进行改进，通过在电压外环加入离散非线性逆系统电压前馈控制器，使变流器的并网功率波动得到有效抑制。

为达到上述目的，本发明所述的基于离散非线性逆系统电压前馈的风电机组并网控制策略，其技术方案是这样实现的：

基于离散非线性逆系统电压前馈的风电机组并网控制策略采用传统电压电流双闭环控制策略的电流内环，而对其电压外环进行改进，加入了离散非线性逆系统电压前馈控制器，得到随着输入功率呈现非线性变化的参考电压值。

离散非线性逆系统电压前馈控制器的设计思路如下：

把含有某些特定频率分量的波动输入功率通过低通滤波器LP（如图1）得到并网功率的参考值，再由输入功率减去并网功率的参考值得到变流器中间直流电容的功率参考值。由于中间直流电容的功率和电压之间呈现非线性关系，所以通过离散化可以由电容的功率参考值通过控制器C（如图1）逆推回电容的电压参考值。

由电容的功率参考值逆推回电容的电压参考值的离散化计算公式为：

。其中， 为上一时刻的电压值，为电容的功率，为采样时间，为电容值。上式即为控制器C的控制律。

根据以上的设计方法可以得到离散非线性逆系统电压前馈控制器，将该控制器应用于传统电压电流双闭环并网控制策略的电压外环中，既可以得到基于离散非线性逆系统电压前馈的风电机组并网控制策略。

附图说明

图1基于离散非线性逆系统电压前馈的风电机组并网控制策略的控制原理图。

具体实施方式

当变流器直流侧输入功率为含有某些特定频率分量的波动功率时，按照本发明的基于离散非线性逆系统电压前馈的风电机组并网控制策略，先设计低通滤波器，使滤波后的功率不再含有该特定频率分量，然后将输入功率与滤波后功率之差作为中间直流电容的功率参考值，通过控制器C（如图1）得到电容的电压参考值。电压参考值与传感器测得的反馈回来的电压之差经过PI调节器的调节，生成q轴电流的参考值；电流内环采用q轴定向的dq坐标系下电流前馈解耦控制，最终生成变流器q轴和d轴的控制电压，经过PWM调制，得到触发开关管的PWM脉冲，这样就得到了期望的的变流器交流侧电压。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同的替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。