[发明专利]一种电网永磁直驱式风电系统变流器控制方法

摘要

本发明公开一种电网永磁直驱式风电系统变流器控制方法，该系统由风力机、永磁直驱式同步发电机、机侧和网侧变换器、PWM控制信号产生装置、机侧和网侧变换器控制模块等构成。提出一种电网故障情况下永磁直驱式风电系统变流器控制方法，机侧变换器采用基于电压跌落因子的控制策略，通过有功功率信号和电压跌落因子相互融合，保证了直流侧电容两侧的功率基本相等，在实现电网侧变换器交流侧不过流的同时，直流侧电压将被控制在一个安全范围内，实现了功率平稳交互。网侧变换器采用可调电压外环控制策略，在故障和非故障状态下采用不同的PI调节器参数，能够适应各种电网故障，在故障状态下能对电网提供一定的无功支持，提高风电机组的故障穿越运行能力。

主权项

一种电网永磁直驱式风电系统变流器控制方法，电网永磁直驱式风电系统包括风力机——将风能转化为机械能、永磁直驱式同步发电机——将机械能转化为电能输出；机侧和网侧变换器——实现风力发电机输出功率和电网交互；机侧变换器控制——通过基于电压跌落因子的策略实现机侧变换器控制；网侧变换器控制——通过采用可调电压外环控制策略实现网侧变换器控制；其特征在于：该系统机侧变换器和网侧变换器采用不同的控制策略；机侧变换器采用基于电压跌落因子的控制策略，当发生电压跌落故障时，通过有功功率和跌落因子相乘，得到转速参考信号，和实际测得的转速比较，将其偏差送入转速PI调节器，再通过电流内环控制，经坐标变换后得到机侧变换器的PWM控制信号，有效的调节了机侧变换器输入到直流侧的有功功率，使其等于网侧变换器馈入到电网的有功功率；网侧变换器采用可调电压外环控制策略；首先进行故障判断，当电网无故障时，按照常规电压PI调节器一运行；当电网出现电网电压跌落故障时，按照电压稳定原则选取PID调节器参数，此时按照电压PI调节器二运行，电压PI调节器选择通过信号切换功能实现；在电网出现电压跌落故障时，系统中叠加了电流前馈分量，用以保证直流侧电压稳定，该信号和电容电流一起构成网侧变换器电流参考信号取馈入电网的有功功率参考值为Pg*=udcig*;]]>网侧变换器采用可调电压外环控制策略；当电网无故障时，按照常规电压PI调节器一运行，当电网出现电网电压跌落故障时，按照电压稳定选取PID调节器参数，此时按照电压PI调节器二运行，系统中叠加了电流前馈，用以保证直流侧电压稳定；具体分析如下：PC-PS=udcCdudcdt]]>PS＝usdisd+usqisqPC＝udcig从而得出：ig=usdisd+usqisqudc+Cdudcdt]]>其中PC、PS为直流侧和风力发电机发出有功功率，udc为直流侧电压，usd、isd为永磁同步发电机定子直轴电压和电流分量，usq、isq为永磁同步发电机定子交轴电压和电流分量，ig为网侧变换器电流，取馈入电网的有功功率参考值为Pg*=udcig*.]]>