[发明专利]一种电压不平衡/谐波畸变时双馈风力发电机的控制方法

摘要

本发明公开了一种电压不平衡/谐波畸变时双馈风力发电机的控制方法。该方法对双馈风力发电机转子侧变流器、网侧变流器的矢量控制结构进行了重新设计，其中转子侧变流器加入了电磁转矩和定子无功功率的辅助控制环，可有效抑制故障电网条件下双馈风力发电机的电磁转矩波动，确保昂贵的风机齿轮箱的运行安全；网侧变流器加入了定子电流负序分量、谐波分量的辅助控制环，旨在获得严格对称、正弦的双馈风电机组总输出三相电流，以满足并网规范对机组输出电能质量的约束。与传统方法相比，本发明所述控制策略无需进行电压或电流的相序分离以及负序、谐波电流指令计算，便于工程实现。

主权项

一种电压不平衡/谐波畸变时双馈风力发电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A1.双馈风力发电机的转子侧变流器、网侧变流器采用完全独立的解耦控制；A2.转子侧变流器的控制目标设定为：1)实现双馈风力发电机平均有功功率、无功功率的精确跟踪，2)实现双馈风力发电机电磁转矩和定子输出无功功率波动成分的抑制，具体实施步骤包括：A2.1将双馈风力发电机定子平均有功功率指令定子平均无功功率指令与其对应的反馈量P_s、Q_s之差送入功率环比例积分控制器，得到转子电流指令A2.2将步骤A2.1得到的转子电流指令与转子电流反馈量I_rdq之差，送入电流环比例积分控制器，得到转子基波电压A2.3将双馈风力发电机的电磁功率T_e和定子平均无功功率的反馈量Q_s分别送入转子侧谐振控制器，得到转子谐波补偿电压A2.4将步骤A2.2得到的转子基波电压加上转子绕组补偿电压后，减去步骤A2.3得到的转子谐波补偿电压得到转子调制电压V_rdq；即：$V_{\mathrm{rdq}}=V_{\mathrm{rdq}}^1+V_{\mathrm{rdq}}^2-V_{\mathrm{rdq}}^c;$其中，$V_{\mathrm{rdq}}^2=R_r{I}_{\mathrm{rdq}}+j{\mathrm{\ω}}_1\mathrm{\σ}{L}_r{I}_{\mathrm{rdq}};$式中$\mathrm{\σ}=1-L_m^2/(L_s\·L_r)$为漏感系数，R_r、L_r分别为转子绕组的电阻和自感，L_s为定子绕组的自感，L_m为定、转子绕组的互感，ω₁电网基波电压的角速度；A2.5将步骤A2.4得到的转子调制电压V_rdq进行空间矢量调制，即可获得转子侧变流器的开关信号，实现转子侧变流器的预期控制目标；A3.网侧变流器的控制目标设定为：1)实现直流母线电压的稳定控制和无功电流的调节，2)补偿双馈风力发电机定子输出电流中的负序及谐波分量，实现机组并网点电流的对称、正弦，具体实施步骤包括：A3.1将直流母线电压指令与经过陷波器滤波后的直流母线电压反馈量U_dc之差送入电压环比例积分控制器，得到网侧变流器的有功电流指令值A3.2将步骤A3.1获得的网侧变流器的有功电流指令与网侧变流器的无功电流指令进行矢量求和，得到网侧变流器的合成电流指令A3.3将步骤A3.2得到的网侧变流器的合成电流指令与网侧变流器的合成电流反馈量I_gdq之差，送入电流环比例积分控制器，得到网侧基波电压A3.4将双馈风力发电机定子电流的反馈量I_sdq送入网侧谐振控制器，得到网侧谐波补偿电压A3.5将网侧电感补偿电压减去步骤A3.3得到的网侧基波电压后，再减去步骤A3.4得到的网侧谐波补偿电压得到网侧调制电压V_gdq；其中，$V_{\mathrm{gdq}}^2=U_{\mathrm{gdq}}-R_g{I}_{\mathrm{gdq}}-j{\mathrm{\ω}}_1{L}_g{I}_{\mathrm{gdq}};$式中U_gdq、I_gdq分别为网侧变流器进线端的三相电压、三相电流，R_g、L_g分别为网侧滤波电抗器的电阻和电感；A3.6将步骤A3.5得到的网侧调制电压V_gdq进行空间矢量调制，即可获得网侧变流器的开关信号，实现网侧变流器的预期控制目标。