[发明专利]电网不对称故障下永磁直驱风电机组增强低电压穿越控制方法

权利要求书

1.电网不对称故障下永磁直驱风电机组增强低电压穿越控制方法，其特征在于：本方法涉及对永磁直驱风电机组网侧变换器和机侧变换器的控制；

(A)永磁直驱风电机组网侧变换器的控制步骤为：

A1)采集永磁直驱风电机组并网点三相电压信号u_gabc、网侧变换器输出三相电流信号i_gabc以及直流母线电压信号U_dc；

A2)将采集到的永磁直驱风电机组并网点三相电压信号u_gabc经过数字锁相环PLL后得到永磁直驱风电机组并网点正序电压矢量的电角度θ_g和同步电角速度ω_e；

A3)将永磁直驱风电机组并网点三相电压信号u_gabc经过静止三相abc坐标系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率坐标变换，转换为静止两相αβ坐标轴系下的电压信号，即u_gα、u_gβ；

A4)采用永磁直驱风电机组并网点正序电压d轴定向方式，分别将步骤A3)所得静止两相αβ坐标轴系下的电压信号u_gα、u_gβ经静止两相αβ坐标轴系到正向、反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换，再经过2ω_e陷波器滤波，得到永磁直驱风电机组并网点三相电压在电网不对称故障条件下运行期间的正向、反向同步角速度旋转坐标轴系下的dq轴分量，即

A5)将采集到的网侧变换器三相电流信号i_gabc经过静止三相abc坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率坐标变换得到静止两相αβ坐标轴系下的输出电流i_gα、i_gβ；

A6)将步骤A5)所得静止两相αβ坐标轴系下网侧变换器输出电流i_gα、i_gβ经静止两相αβ坐标轴系到正向、反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换，再经过2ω_e陷波器滤波，得到网侧变换器输出电流在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的dq轴分量，即

A7)将步骤A4)所得到的永磁直驱风电机组并网点电压在反向同步角速度旋转坐标系下的dq轴分量，即输送至网侧变换器负序电流参考值计算模块，按照下式确定电网不对称故障运行期间，网侧变换器能够将并网点电压不平衡度抑制至零所需输出的未经限幅的负序电流参考值

式中，K_p1和τ_i1分别为负序电流参考值计算模块PI调节器的比例系数和积分时间常数；

A8)将步骤A4)得到的永磁直驱风电机组并网点电压在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的dq轴分量以及步骤A7)得到的网侧变换器未经限幅的负序电流参考值输送至网侧变换器正序电流最大幅值计算模块，按照下式，确定负序电流限制下的永磁直驱风电机组所能输出正序电流的幅值：

式中，|i_gmax|为网侧变换器允许流过的最大电流幅值；

A9)将步骤A4)获得的永磁直驱风电机组网侧变换器在反向同步角速度旋转坐标系下的dq轴电压分量以及步骤A6)和步骤A8)获得的永磁直驱风电机组网侧变换器在正向、反向同步角速度旋转坐标系下的dq轴电流分量和网侧变换器允许运行的最大电流i_gmax输送至网侧变换器正、负序电流参考值计算模块，确定网侧变换器正、负序电流参考值

A10)将步骤A9)计算得到的网侧变换器正序、负序电流参考值分别输送至网侧变换器正序、负序电流内环控制环节，按照下式，得到网侧变换器在正向、反向同步速角速度旋转坐标系控下的正、负序控制电压dq轴分量

式中，K_p3和τ_i3分别为网侧变换器正序控制系统中电流内环PI控制器的比例系数和积分时间常数，K_p4和τ_i4分别为网侧变换器负序控制系统中电流环PI控制器的比例系数和积分时间常数，L_g为网侧变换器的进线电抗器的电感；

A11)将步骤A10)得到的网侧变换器正、负序控制电压dq轴分量和分别经过正向、反向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换得到静止两相αβ坐标轴系下正、负序控制电压

A12)将步骤A11)得到的网侧变换器正、负序控制电压和直流母线电压U_dc通过空间矢量调制产生网侧变换器PWM驱动信号，以抑制电网电压不平衡度；

(B)永磁直驱风电机组机侧变换器的控制步骤为：

B1)永磁直驱风电机组机侧变换器采用矢量控制策略，其控制电压通过空间矢量脉宽调制产生机侧变换器PWM驱动信号，以维持不对称故障期间永磁直驱风电机组直流母线电压的稳定；

所述的步骤A9)包含以下步骤：

A9.1)电网不对称故障运行期间，利用步骤A7)获得的未经限幅的网侧变换器负序电流dq轴参考值计算网侧变换器负序电流参考值幅值和网侧变换器正序电流参考值幅值

并进行以下判断：

式中，为永磁直驱风电机组实现最大风能跟踪时正向同步角速度旋转坐标系下网侧d轴电流正序分量，为不输出无功功率时正向同步角速度旋转坐标系下网侧q轴电流正序分量；

A9.2)若满足A9.1)中的约束条件，则网侧变换器正、负序dq轴电流参考值按照如下所述输出：

式中，为网侧变换器正、负序电流参考值计算模块输出的正、负序dq轴电流参考值；

A9.3)若不满足A9.1)中的约束条件，则判断步骤A9.1)获得的永磁直驱风电机组网侧变换器负序电流参考值幅值是否满足如下式所示的约束条件：

A9.4)若满足A9.3)中的约束条件，则网侧变换器正、负序dq轴电流参考值按照如下所述输出：

A9.5)若不满足A9.3)中的约束条件，则网侧变换器正、负序dq轴电流参考值按照如下所述输出：

2.根据权利要求1所述的电网不对称故障下永磁直驱风电机组增强低电压穿越控制方法，其特征在于，所述的步骤B1)包含以下步骤：

B1.1)电网不对称故障运行期间，设定机侧变换器电压参考指令为：

式中，ψ_s为永磁体磁链，L_s为定子电抗，ω_s为永磁直驱风电机组同步电角速度，K_p5、τ_i5和K_p6、τ_i6分别为dq轴电压环PI调节器和电流环PI调节器的比例系数和积分时间常数；u_sd，u_sq分别是机侧变换器的d轴和q轴电压参考值，是机侧变换器q轴电流参考值，是直流母线电压参考值，i_sd和i_sq是机侧变换器d轴和q电流参考值。