[发明专利]一种永磁同步直驱风力发电机并网系统控制方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步直驱风力发电机并网系统控制方法,机侧变流器的处理模块采用机端虚拟磁链结合abc自然坐标系，采用外环为电压环，内环为电流环的双闭环策略控制机侧变流器，维持直流侧电压稳定；网侧变流器的处理模块通过网侧瞬时有功功率、瞬时无功功率、发电机的最大功率追踪算法得到有功功率指令，获取电网调度无功功率，进行有功功率及无功功率外环控制；通过合成三相电流参考指令，实现电流内环控制，由此构成网侧变流器的功率外环，电流内环的双闭环控制。采用本发明控制方法，提高了嵌入式微机执行的速度和效率，降低控制算法对系统参数的依赖，提高系统的稳定性和可靠性。

主权项

1.一种永磁同步直驱风力发电机并网系统控制方法，该系统包括依次电连接的风轮机，发电机，机侧变流器，直流侧电容，网侧变流器，变压器，所述的发电机为直驱永磁同步风力发电机，所述的机侧、网侧变流器设有信号采集模块和处理模块，其特征在于：机侧变流器的处理模块采用机端虚拟磁链结合abc自然坐标系，采用外环为电压环，内环为电流环的双闭环策略控制机侧变流器，维持直流侧电压稳定；网侧变流器的处理模块通过网侧瞬时有功功率、瞬时无功功率、发电机的最大功率追踪算法得到有功功率指令，获取电网调度无功功率，进行有功功率及无功功率外环控制；通过合成三相电流参考指令，实现电流内环控制，由此构成网侧变流器的功率外环，电流内环的双闭环控制，向电网输送功率：所述的机侧变流器的控制步骤如下：S1.采集信号：机侧变流器的采集模块采集永磁同步发电机定子电流、发电机转速、机侧变流器开关信号及直流侧电容电压；S2.虚拟磁链计算：计算发电机机端相电压，对电压积分得到发电机的机端虚拟磁链；S3.定子单位有功/无功电流计算：定义机端虚拟磁链方向为定子电流无功功率的方向，由机端虚拟磁链的幅值得到机端虚拟磁链同向的定子电流三相单位无功分量及有功分量；S4.三相电流参考指令合成：将定子电流三相单位无功分量与有功分量叠加，得到内环三相内流的参考值，即合成指令电流；S5.SPWM调制：步骤S1的三相定子电流的采样值和步骤S4得到的指令电流的偏差经过内环PI调节器输出得到电压调制波信号，再经SPWM波调制得到开关管的驱动信号，完成对发电机侧变电流器的控制；以上所述的步骤S1中采集得到发电机定子电流isa，isb，isc，发电机转速wm、机侧变流器开关信号Sa，Sb，Sc，及直流侧电容电压udc；步骤S2中发电机机端相电压usa，usb，usc，及发电机的机端虚拟磁链ψva，ψvb，ψvc，计算公式如下：步骤S3中机端虚拟磁链的幅值按公式3计算：定义机端虚拟磁链方向为定子电流无功功率的方向，则可得与机端虚拟磁链同向的三相单位无功分量为：其中ε为较小的正数，为在数学上避免除零运算；构造出发电机定子电流三相单位有功分量为：