[发明专利]一种直驱风机变流控制系统的间谐波参数稳定域构建方法

说明书

本发明公开了一种直驱风机变流控制系统的间谐波参数稳定域构建方法，所述参数稳定域构建方法包括以下步骤：1)建立永磁直驱风机并网系统的反馈控制系统模型；2)根据反馈控制原理判断直驱风机并网系统的间谐波稳定；3)构建能够保证系统间谐波稳定的参数稳定域；通过本发明的直驱风机变流控制系统的间谐波参数稳定域构建方法，保证了永磁直驱风机并网系统的间谐波稳定。

技术领域

本发明涉及永磁直驱风机变流控制技术领域，特别是涉及直驱风机变流控制系统的间谐波参数稳定域构建方法。

背景技术

永磁直驱风机网侧变流控制系统是永磁直驱风机并网控制的核心元件。网侧变流控制系统的作用是维持直压稳定及控制无功输出，主要包括锁相环、dq轴控制系统以及载波调制环节。锁相环测量交流母线电压的相位角，用于d/q轴控制系统的坐标变换；d/q轴控制系统通过控制三相电流的q轴分量来控制有功功率平衡进而控制直流电压稳定，通过控制d轴分量来控制无功输出。锁相环及dq轴控制系统的控制性能受各环节PI控制器参数影响，同时并网永磁直驱风机的间谐波稳定问题也与PI控制器参数密切相关。

当永磁直驱风机并网于弱交流系统时，锁相环及dq轴控制系统PI控制器参数整定不合理，会导致系统中出现间谐波稳定问题，即系统中出现幅值迅速发散、频率在10Hz-40Hz之间的间谐波电流。该间谐波电流能够在系统中远距离传播并流入火电机组，进而造成火电机组因轴系扭振保护动作跳机，威胁系统的安全稳定运行。

因此有必要从保证永磁直驱风机并网系统间谐波稳定的角度，计算得到变流控制系统参数稳定域，进而进行控制器整定。在现有技术中，均是针对单一参数，计算其间谐波稳定区间。然而直驱风机并网系统的间谐波稳定性，是由多个变流控制系统PI参数以及交流系统参数共同决定，针对单一参数计算得到的间谐波稳定区间无法反应各参数稳定区间的相互影响，因此根据单一参数的间谐波稳定区间进行控制系统优化，不能保证系统间谐波稳定。

因此希望有一种直驱风机变流控制系统的间谐波参数稳定域构建方法来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直驱风机变流控制系统的间谐波参数稳定域构建方法，保证永磁直驱风机并网系统的间谐波稳定。

本发明提供一种直驱风机变流控制系统的间谐波参数稳定域构建方法，其包括以下步骤：

步骤一：针对永磁直驱风机并网系统，构建子系统的数学模型；

步骤二：根据子系统的数学模型，构建永磁直驱风机并网系统的反馈控制系统框图，进而计算得到选定输出量关于选定输入量的反馈控制系统数学模型；

步骤三：通过反馈控制系统的数学模型，计算其特征方程中间谐波相关模态的位置，并以此判别变流控制系统的稳定性；

步骤四：将变流控制系统多个PI控制器参数划分为多个两参数组合，为保证并网永磁直驱风机间谐波稳定，针对不同交流系统参数，计算得到两参数组合的稳定域；

步骤五：根据计算得到的参数稳定域，整定锁相环及dq轴控制系统PI参数，保证并网永磁直驱风机间谐波稳定。

优选地，所述子系统的数学模型包括：锁相环、dq轴控制系统、控制系统与电气系统接口、直流电容、滤波电感以及交流系统等效电感。

优选地，锁相环数学模型以母线电压d轴分量中的间谐波量U_ds为输入，以锁相环输出相位角中间谐波分量θ_plls为输出，求得其数学模型为：

式中U_q0为母线电压q轴分量稳态值；K_p、K_i分别为锁相环比例及积分系数。

优选地，所述dq轴控制系统数学模型为：