[发明专利]一种风电并网逆变器直流母线电压控制方法

说明书

本发明公开一种风电并网逆变器直流母线电压控制方法，包括如下步骤：建立风电并网逆变器系统模型；基于风电并网逆变器系统模型，构建LADRC双闭环结构，实现直流母线电压控制；LADRC双闭环结构以一阶LADRC电流环为内环，一阶LADRC电压环为外环。本发明的新型双闭环结构不依赖被控系统精确的数学模型，设计简单，方便实现，电流环应用LADRC技术解决了dq轴电流间的耦合问题，避免了dq轴电流波动对直流母线电压的影响，电压环应用LADRC技术提高了直流母线电压在电网故障下的抗扰性能。

技术领域

本发明涉及风力发电控制领域，特别是涉及一种风电并网逆变器直流母线电压控制方法。

背景技术

随着风电在电网中渗透率的不断提高，风电机组与电力系统之间的相互影响也越来越明显。风电并网逆变器将风电机组与大电网连接为一个有机整体，是整个风电产业中重要的环节之一，起到稳定直流母线电压与控制功率因数的重要作用。风电并网逆变器的工作性能直接影响到风电系统的安全、稳定、高效运行，对风电并网逆变器的控制策略进行研究具有重要的价值。

目前，风电并网逆变器的控制多采用电压电流双闭环结构。电压环控制直流母线电压维持在预先的设定值，其输出值作为电流环的输入。电流环根据风电机组对无功功率的要求调节发出无功功率的参考值,进而改善电压环的控制效果。电流环在风电并网逆变器的控制中起到重要作用。然而，电流环dq轴电流存在耦合问题，影响风电并网逆变器的控制效果。此外，电压电流双闭环结构均采用经典的PI控制方式。这种基于过程误差来消除误差的PI控制策略会产生一定的时延，难以解决系统响应中快速性与超调之间的矛盾。积分环节的加入在一定程度上会产生相位滞后，易产生积分饱和现象，对系统稳定性不利，并且PI控制对系统的抗干扰能力较差，对控制参数变化敏感，鲁棒性差。科学技术的发展对控制精度和速度的要求，以及对环境变化的适应能力的要求越来越高，导致传统的电压电流双闭环控制效果并不理想。寻找一种改进型PI控制或者新型控制策略取代经典的PI双闭环控制成为改善风电并网逆变器控制效果的一种方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电并网逆变器直流母线电压控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，电流环应用LADRC技术解决了dq轴电流间的耦合问题，避免了dq轴电流波动对直流母线电压的影响；电压环应用LADRC技术使直流母线电压在电网故障下的抗扰性能得到大幅提高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种风电并网逆变器直流母线电压控制方法，包括如下步骤：

建立风电并网逆变器系统模型；

基于风电并网逆变器系统模型，构建LADRC双闭环结构，实现直流母线电压控制；

所述LADRC双闭环结构以一阶LADRC电流环为内环，一阶LADRC电压环为外环。

优选的，所述风电并网逆变器在dq旋转坐标系下的电压关系为：

电流关系为：

式中，u_d、u_q为网侧逆变器输出电压在d、q轴上的分量，u_gd、u_gq为三相电网电压在d、q轴上的分量，i_gd、i_gq为网侧逆变器输出电流在d、q轴上的分量，ω为电网电压的基波角速度，S_k为开关函数在d、q轴上的分量。

优选的，所述风电并网逆变器直流侧电压通过控制有功功率实现。

优选的，所述一阶LADRC包括二阶线性扩张状态观测器LESO、线性状态误差反馈控制律LSEF、动态补偿环节。

优选的，所述一阶LADRC的电流环对应的二阶线性扩张状态观测器LESO为：