[发明专利]一种高压双馈发电系统中网侧变流器直流电压的控制方法

摘要

本发明涉及一种高压双馈发电系统中网侧变流器直流电压的控制方法，其包括以下步骤：1)电网电压处于正常工况时，通过电流内环和直流电压外环实现对网侧变流器直流电压的控制；2)对电网电压是否稳态抬升进行判断；如果电网电压不稳态抬升，则执行步骤3)；如果电网电压稳态抬升，则通过重新确定合适的直流运行电压U'dc_ref和Chopper组件的工作电压，采用与步骤1)相同的控制过程实现对变流器网侧直流电压的控制；3)对电网电压是否出现暂态变化进行判断；如果电网电压未出现暂态变化，则控制过程结束；如果电网电压出现暂态变化，则通过电流单闭环实现对网侧变流器直流电压的控制。本发明可以广泛应用于对变流器网侧直流电压的控制中。

主权项

一种高压双馈发电系统中网侧变流器直流电压的控制方法，其包括以下步骤：1)电网电压处于正常工况时，通过电流内环和直流电压外环实现对网侧变流器直流电压的控制，其控制过程为：①在直流电压外环中，将直流电压给定值Udc_ref与直流电压的反馈值Udc_feedbαck运算后，运算结果通过PI调节器后输出有功电流的给定量iq_ref，并将给定量iq_ref作为电流内环的给定量；②采样三相电网电压UA,UB,UC，三相电网电压UA,UB,UC经相坐标系abc/dq变换到同步旋转坐标系下，得到两相电网电压Ud和Uq；两相电网电压Ud和Uq与直流电压的实时采样值Udc经电网前馈计算，得到电网的前馈量Ed和Eq；两相电网电压Ud和Uq经锁相环运算，得到电网角度θ；③采样三相电网电流iA,iB,iC，三相电网电流iA,iB,iC与电网角度θ经abc/dq相坐标系变换到同步旋转坐标系下，得到电网电流id和iq，电网电流id和iq作为电流内环的反馈值，实现电流的有功分量和无功分量的解耦；④在电流内环中，电网电流id和iq分别与无功电流的给定量id_ref和有功电流的给定量iq_ref运算后，得到电流反馈量与给定值的偏差eid_ref和eiq_ref，运算结果通过PI调节器后，得到电流内环的输出量id_out和iq_out并分别与电网的前馈量Ed和Eq进行运算，得到目标控制的电压矢量在同步旋转坐标系下的电压Ud和Uq，运算结果通过dq/αβ从正交旋转坐标系变换到静止坐标系下，得到两相静止坐标系下的电压Uα和Uβ并输入SVPWM中进行运算，得到网侧变流器功率模块的驱动序列，实现对网侧变流器直流电压的控制；2)对电网电压是否稳态抬升进行判断；如果电网电压不稳态抬升，则执行步骤3)；如果电网电压稳态抬升，则通过重新确定合适的直流运行电压U′dc_ref和Chopper组件的工作电压，采用与步骤1)中步骤②～步骤④相同的控制过程实现对变流器网侧直流电压的控制，其控制过程为：①重新确定直流电压给定值U′dc_ref：式中，Udc_given为变流器初始运行时的直流电压给定值，ΔU为直流电压的改动量，ΔU＝0.45ΔUn，ΔUn为电网电压在额定线电压范围内的抬升值；重新确定Chopper组件的工作电压，即直流运行电压重新确定后的Chopper开通值Uchopper_on和直流运行电压重新确定后的Chopper关断值Uchopper_off：式中，Uchopper_on_given为变流器初始运行时的Chopper开通值，Uchopper_off_given为变流器初始运行时的Chopper关断值；②根据重新确定的直流电压给定值U′dc_ref以及Chopper组件的工作电压，实现对网侧变流器直流电压的控制，其具体包括：当实时运行的直流电压反馈值Udc_feedbαck大于Uchopper_on时，直流侧Chopper导通释放直流侧能量；当实时运行的直流电压反馈值Udc_feedbαck小于Uchopper_off时，直流侧Chopper关闭导通状态；3)对电网电压是否出现暂态变化进行判断；如果电网电压未出现暂态变化，则控制过程结束；如果电网电压出现暂态变化，则通过电流单闭环实现对网侧变流器直流电压的控制，其控制过程为：直接屏蔽直流电压外环，预设电流内环中有功电流的给定量iq_ref，采用与步骤1)中步骤②～步骤④相同的控制过程实现直流电压与电网电压能量的转换；当电网从暂态过程中恢复时，从电流单闭环的模式转换到直流电压外环、电流内环的模式，采用以下公式实现对直流电压的控制：式中，和分别为切入电流单闭环控制后第n+1次和第n次的直流电压外环的输出电流，为网侧变流器切入电流单闭环模式时刻直流电压外环的输出电流，当电网暂态变化时，iq_ref按一半的网侧功率限幅；Udc_normαl为变流器正常运行工况时直 流电压的给定值，Udc为直流电压的实时采样值，k为转换系数，保证iq_ref能够快速变化；当电网出现暂态过程时，通过使电流PI调节器提前退饱和实现对网侧变流器直流电压的控制，其控制过程为：将电流反馈量与给定值的偏差eid_ref和eiq_ref分别输入电流PD调节器中，经电流PD调节器运算后输出id_pd_out/iq_pd_out，利用sgn(id_pd_out/iq_pd_out)控制电流PI调节器中I积分运算的方向，使电流PI调节器提前退饱和，减小电流超调，重复步骤1)中的步骤②、步骤③和步骤④，实现对网侧变流器直流电压的控制；当电网电压的暂态过程结束时，电流PD调节器复位清零，不再参与对电流PI调节器的调节，电流环恢复步骤1)中的PI调节控制，与直流电压外环共同作用实现对直流电压的控制。