[发明专利]一种基于DSP的风电系统分岔控制器及其工作方法

说明书

（一）技术领域：

本发明用于风力发电行业，涉及电力系统和控制理论交叉领域，尤其是一种基于DSP（DigitalSignalProcessing——数字信号处理器）的风电系统分岔控制器及其工作方法。

（二）背景技术：

随着社会的飞速发展，全球范围内不可再生资源面临着越来越严峻的局面，而可再生能源的发展为缓解能源紧张做出了突出贡献，尤其是风能作为一种清洁的能源越来越受到人们的广泛关注。目前，作为风能的主要利用方式之一——风力发电得到了快速发展。

随着风力发电的快速发展，风能本身的特殊性，如随机性、波定性。使得风力发电系统的稳定性受到严重威胁，因此，越来越多电力电子器件以及柔性交流输电设备加入到风电系统中来改善系统发电的电能质量。而因为这些装置的加入在改善系统稳定的同时也带来了一些其他的问题，例如增加了系统的复杂性，其内部参数的改变会导致各种非线性现象，如分岔、混沌等。实验研究表明，分岔是影响系统稳定尤其是电压稳定的一大诱因，例如风电系统中的静分岔可能会导致系统电压短时间内持续跌落；动分岔与系统电压震荡有着非常紧密的关系，严重的时候分岔现象还会造成系统的崩溃，是的风电系统不得不村大电网中解裂，威胁用户用电安全。因此对控制器进行有效的分岔控制可以避免出现不稳定的情况，从而保证系统的正常工作。

分岔控制的主要任务是研究分岔控制的基本理论，提出分岔控制的方法策略，而对一个具体的系统就是设计控制器来控制分岔行为、改变分岔特征。

目前，非线性系统的分岔控制正在形成一个全新的研究方向，分岔控制的手段主要有线性和非线性反馈方法、Washout-filter、混合控制方法、频域分析和逼近方法、以及利用规范型理论等等。这些研究对于非线性系统的分岔控制来说仍处于起步阶段，尽管目前已有不少关于控制分岔的方法，但是若将其与具体的非线性动力系统联系在一起，则不同的控制策略对系统也会产生不同的影响。

（三）发明内容：

本发明的目的在于设计一种基于DSP的风电系统分岔控制器及其工作方法，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单，易于控制，可较好的解决由风电系统产生的分岔现象的控制器。

本发明技术方案：一种基于DSP的风电系统分岔控制器，其特征在于它包括含柔性交流输电设备的风力发电系统单元、接口电路与带分岔控制器的DSP控制单元；其中，所述接口电路的输入端采集风力发电系统单元侧的信号，其输出端输出经过处理的信号给风力发电系统单元；所述带分岔控制器的DSP控制单元的输入端接收接口电路的采样检测信号，其输出端同样与接口电路的输入端连接。

所述风力发电系统单元是由风力机、齿轮箱、发电机、并网控制器、无功补偿装置、电网及负荷构成；所述齿轮箱的输入端接收风力机的信号，其输出端连接异步发电机的输入端；所述并网控制器的输入端接收异步发电机的输出信号，其输出端连接电网；所述无功补偿装置的输入端连接隔离驱动单元的输出端，其输出端连接电网；所述电网还与负荷以及接口电路的输出端连接，其输出端连接接口电路的输入端。

所述接口电路是由电压电流采样单元、电流采样单元、隔离驱动单元和电网电压频率相位检测单元构成；其中，所述电压电流采样单元的输入端采集风力发电系统的负载侧电压电流信号，其输出连接带分岔控制器的DSP控制单元的输入端；所述电流采样单元的输入端连接无功补偿装置的输出端，其输出端连接DSP控制单元的输入端；所述隔离驱动单元的输入端连接带分岔控制器的DSP控制单元的输出端；所述电网电压频率相位检测单元的输入端采集电网中的电压频率相位信号，其输出端连接带分岔控制器的DSP控制单元的输入端。

所述带分岔控制器的DSP控制单元，是由DSP模糊控制器、PI控制器和智能调节器构成；其中，所述被控对象上采集无功补偿装置的电流信号经模数转换模块2作为输入信号，并与作为给定值的无功补偿装置参考电流值作差，得到的差值作为整个控制单元的输入信号；所述DSP控制单元的输出端输出控制信号反馈给被控对象。

所述DSP模糊控制器采用的是TMs320F28lx系列DSP芯片，所述TMs320F28lx系列DSP芯片内置模数转化模块1、模数转化模块2、模数转化模块3以及CAP1接口单元；且模数转化模块1的输入端连接电压电流采样单元的输出端；模数转化模块2的输入端连接电流采样单元的输入端；模数转化模块3的输出端连接隔离驱动单元的输入端；CAP1接口单元的输入端连接电网电压频率相位检测单元的输出端。

一种基于DSP的风力发电系统模糊PI分岔控制器的工作方法，其特征在于包括以下步骤：