[发明专利]基于定子电流微分前馈控制的双馈风机低电压穿越方法

说明书

本发明涉及一种基于定子电流微分前馈控制的双馈风机低电压穿越方法，包括下列步骤：采用双PI矢量控制构成DFIG闭环反馈控制；构成定子电流微分前馈控制：利用所得到的定子电流微分，获得干扰量转子暂态感应电动势的精准测量值，再经过静态前馈控制器给出前馈控制信号，构成前馈控制，从而实现对干扰量的快速有效补偿；构成基于定子电流微分前馈控制的复合控制。

技术领域

本发明涉及双馈风机的低电压穿越方案，特别涉及一种将定子电流微分引入前馈控制的低电压穿越复合控制方法。

背景技术

在电力系统中比例不断提高的双馈异步风力发电机(DFIG)对网侧电压扰动比较敏感，当电网发生故障时，其转子电流过冲，若不采取相应的保护措施，将导致DFIG故障期间脱网，因此需尽可能地维持转子电流不越限以实现DFIG的低电压穿越。目前应用中主流的低电压穿越措施包括转子侧快速短接(crowbar)保护装置、串联网侧变换器、直流侧并联储能系统等硬件保护措施，但均采用额外硬件措施，与DFIG低成本的优势相悖，故利用软件穿越措施来最大程度扩展DFIG可穿越故障范围成为当下研究热点。其中通过改善转子侧变流器(RSC，Rotor Side Converter)控制策略来提高DFIG的穿越性能是相关研究的重要切入点，现已提出了暂态磁链跟踪控制、基于定子电压定向灭磁、转子电流反向跟踪定子暂态电流、暂态灭磁、定子电流反馈控制等控制策略，但其大多是从内环转子电流参考值入手，经反馈控制环进行调节，实时性差、穿越性能欠佳。事实上，RSC控制的落脚点是RSC输出端电压，因此也可以直接改变端电压输出来改善DFIG的穿越性能，基于RSC输出端电压的控制策略目前主要有转子电压补偿反电动势的控制策略和基于定子磁链微分补偿转子电压的控制策略。

基于RSC输出端电压的两种控制策略都是以定子磁链为基础给出补偿电压，但实际所给出的补偿电压并不能精准表示导致转子过流的直接因素，即转子暂态感应电动势的大小及方向。而且都涉及到复杂的磁链观测和分离技术，实用性不强。

发明内容

本发明目的是提供一种基于定子电流微分前馈控制的DFIG低电压穿越复合控制方法，技术方案如下：

一种基于定子电流微分前馈控制的双馈风机低电压穿越方法，包括下列步骤：

第一步，采用双PI矢量控制构成DFIG闭环反馈控制：功率外环控制依据有功、无功功率参考值与实际值之间的差值经PI控制器给出内环转子电流d、q轴分量的参考值即电流内环控制则根据给出的电流参考值与测量所得实际值间的差值通过PI控制器后最终给出转子侧SVPWM变流器的控制电压u_r*，进而转换为变流器中IGBT的控制信号，转子侧变流器以双闭环反馈控制实现DFIG的矢量控制。

第二步，构成定子电流微分前馈控制：利用所得到的定子电流微分，获得干扰量转子暂态感应电动势的精准测量值，再经过静态前馈控制器给出前馈控制信号，构成前馈控制，从而实现对干扰量的快速有效补偿。方法如下：

(1)根据定子电流微分与转子暂态感应电动势成正比，即定子电流微分矢量大小与转子暂态感应电动势矢量大小成比例，得到得到定子电流微分与转子暂态感应电动势的关系：

其中，E_{s1_n}为转子暂态感应电动势，di_s1/dt为定子电流微分，L_m为定、转子间互感，s为转差。