[发明专利]一种提高不对称故障穿越能力的双馈风力机变流器控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机组控制技术，属于新能源发电技术领域。

背景技术

风电发电技术已经逐步成为当前技术发展最成熟、成本相对低廉且具有优良前景的可再生能源技术之一。近年来，我国风电装机容量迅速增长，成为风电装机容量超千万千瓦的风电大国。在普遍应用的变速恒频风力发电机组中，双馈异步发电机组(DFIG)以其输出频率恒定、励磁变换器容量小、可控性高等优势成为风电市场的主力机型。其原理是在转子中加转差频率的电流或者电压来进行励磁控制，调节励磁电压的幅值、相位和频率以达到恒频恒压输出的目的。

DFIG机组的定子直接连接电网，当电网发生故障时，定子端会随端电压变化而产生一系列暂态过程。电网电压故障包含有电网电压对称故障和电网电压不对称故障，实际中电网的不对称故障比对称故障更频发。如果DFIG机组中忽略电压不平衡的状况，产生的负序电压将造成定、转子电流高度的不平衡，使得定、转子绕组均会产生不平衡发热，发电机产生转矩波动，导致输出功率发生振荡，严重影响电网的稳定性。

由于在电网电压不对称跌落故障下，电网电压存在着正序分量和负序分量，负序分量在以同步转速旋转的正序坐标系下体现为二倍频交流波动，传统的PI矢量控制仅能对正序坐标系下的定、转子电流进行调节，而当电流的dq轴分量存在体现为二倍频波动的负序分量时，PI调节器的控制能力将会受限。故先对参数信号进行正负序分解，再对正负序分量进行解耦控制，以增强DFIG机组故障穿越能力。

发明内容

本发明控制装置的目的在于提供一种提高不对称故障穿越能力的双馈风力机变流器控制装置，使DFIG机组在不对称故障下能够稳定输出功率，实现故障穿越。

本发明控制装置是通过下列技术方案来实现的。

一种提高不对称故障穿越能力的双馈风力机变流器控制装置。该装置是在现有的控制方法的基础上，将测量、给定、主控集成一体，并采用自适应最优鲁棒PI调节器的控制装置，将该装置应用于无故障穿越能力的双馈风力机，能够提高不对称故障穿越能力，其特征是：

包括电压电流测量装置、转速测量装置、参考值给定模块、主控模块，其中，电压电流测量装置、转速测量装置、参考值给定模块分别与主控模块连接；

主控模块包含计算模块、转子侧变流器控制模块和网侧变流器控制模块；电压电流测量装置、转速测量装置与计算模块连接，转子侧变流器控制模块和网侧变流器控制模块并联后与计算模块连接；转子侧变流器控制模块中设有自适应最优鲁棒PI调节器A、B、C，在网侧变流器控制模块模块中，设有自适应最优鲁棒PI调节器D、E、F；应用转子侧变流器控制模块和网侧变流器控制模块得出的控制策略，控制转子侧、网侧变流器输出，转子侧变流器与网侧变流器则是通过直流电容环节相连。。

1)电压电流测量装置对以下参数进行测量：网侧电压、电流，定子电压、电流，转子电流，直流母线电压，并将测量结果送入主控模块；转速测量装置对转子转速进行测量，并送入主控模块；参考值给定模块根据机组控制目标对参考值进行设定，并设有与主控模块连接的信号传输线路。

2)主控模块包含计算模块、转子侧变流器控制模块和网侧变流器控制模块；将得到的各参数测量值送入计算模块进行双dq分解和计算后，与给定参考值一同送入转子侧变流器控制模块和网侧变流器控制模块，经双dq、自适应最优鲁棒PI调节的定子电压定向矢量控制，得到三相调制脉冲信号；将主控模块与转子侧和网侧相连，通过三相调制脉冲信号控制转子压、网侧电压实现功率的稳定输出。

3)自适应最优鲁棒PI调节器是将输入信号自动辨识出频率极值点的特性，并根据鲁棒性能指标计算出最优的PI调节器参数。相比于传统PI调节器，自适应最优鲁棒PI调节器能够使控制对象一直处于最优运行状态。

本发明控制装置的有益效果是：

a.在电网发生不对称故障时，该控制装置能够快速调节电压，稳定定子与转子电流；

b.减小功率输出的波动，提高机组的故障穿越能力。

下面结合附图及实例进一步阐述本发明内容。

附图说明

图1为具有双馈风力机变流器控制装置的风电系统图；

图2为双馈风力机变流器控制装置结构图；

图3为双馈风力机变流器控制装置主控模块原理图。

具体实施方式