[发明专利]一种双馈风机直流母线电压降阶砰-砰控制方法

说明书

本发明公开了一种双馈风机直流母线电压降阶砰‑砰控制方法，该控制方法包括：当双馈风机直流母线电压偏差e(t)的绝对值大于预设的上限阈值时，则触发降阶砰‑砰控制器进行控制并输出控制信号v_dg1给风机电网侧换流器；当双馈风机直流母线电压偏差e(t)的绝对值小于预设的下限阈值e并保持一段时间后，则触发常规矢量控制器进行控制并输出控制信号v_dg2给风机电网侧换流器，降阶砰‑砰控制器停止运行。本发明在设计时忽略了电流动态，从而实现用一阶砰‑砰控制器(bang‑bang控制器)控制具有二阶动态的直流母线电压，以发挥双馈风机电网侧换流器的最大控制潜能。

技术领域

本发明涉及现代电力系统保护与控制技术领域，具体涉及一种双馈风机直流母线电压降阶砰-砰控制方法。

背景技术

随着电力电子换流器在电力系统中的巨大渗透，有必要探索换流器的最大控制潜力，以便它们能够在严重受干扰的条件下提供最大的系统稳定性控制能力。电力电子换流器通常由矢量控制器调节。传统的矢量控制器通过比例积分(PI)调节器实现。在PI调节器的参数调节中响应速度和超调量之间存在一种权衡。因此，考虑到各种操作模式下的整体系统稳定性，由矢量控制器控制的换流器不能提供最快速和高增益的控制性能，亦无法发挥换流器的最大控制潜能。

为了充分利用换流器的控制能力，需要能够探索控制设备的最大控制能力的控制方法。已有研究中通过传统开关控制方法实现时间最有控制，传统开关控制方法能够充分发挥换流器的最大输出能量。但传统开关控制器的设计过程复杂，需要求解系统的正则方程，而且奇点问题目前尚未解决，因此难以在实际中获得广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有矢量控制无法充分发掘换流器最大控制能量的缺陷和改进传统的开关控制方法，为双馈感应风力发电机系统，设计了一种双馈风机直流母线电压降阶砰- 砰控制(bang-bang控制)方法，本发明在设计时忽略了电流动态，从而实现用一阶砰-砰控制器(bang-bang控制器)控制具有二阶动态的直流母线电压，以发挥双馈风机电网侧换流器的最大控制潜能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种双馈风机直流母线电压降阶砰-砰控制方法，该控制方法包括：

当双馈风机直流母线电压偏差e(t)的绝对值大于预设的上限阈值时，则触发降阶砰-砰控制器进行控制并输出控制信号v_dg1给风机电网侧换流器；

当双馈风机直流母线电压偏差e(t)的绝对值小于预设的下限阈值e并保持一段时间后，则触发常规矢量控制器进行控制并输出控制信号v_dg2给风机电网侧换流器，降阶砰-砰控制器停止运行。

优选的，双馈风机的电网侧换流器和直流母线电容电压的模型表示为：

式中，v_s表示在降阶砰-砰控制器外部且在耦合变压器之前的双馈风机的端电压的大小， i_dg表示流过降阶砰-砰控制器的d轴电流，i_qg表示流过降阶砰-砰控制器的q轴电流，v_dg表示降阶砰-砰控制器生成的d轴电压，v_qg表示降阶砰-砰控制器生成的q轴电压，R_g表示在降阶砰- 砰控制器外部且在耦合变压器之前的电路的电阻，L_g表示在降阶砰-砰控制器外部且在耦合变压器之前的电路的电感，w_s表示电网电压的频率，V_dc表示直流母线电压，C表示直流母线电容器的容量，P_r表示传输到转子绕组的有功功率，m₁表示降阶砰-砰控制器的调制指数；表示i_dg对时间的导数，表示i_qg的对时间的导数，表示V_dc对时间的导数。