[发明专利]谐波电网电压下双馈风力发电系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种谐波电网电压下双馈风力发电系统的控制方法，本方法涉及对双馈风力发电系统机侧变换器和网侧变换器的控制；其中双馈风力发电系统机侧变换器的控制目标设定为抑制定子端输出无功功率和电磁功率6倍频脉动；双馈风力发电系统网侧控制器的控制目标设定为抑制双馈系统总输出有功、无功功率6倍频脉动。本发明在不增加硬件设备的基础上，实现了谐波电网电压下双馈风电系统定子无功功率、电磁转矩、总输出有功功率、总输出无功功率无波动的控制目标，保证了发电机的安全稳定运行，提高其使用寿命；同时改善了双馈风电系统并网点电能质量，提高了谐波电网电压下双馈风电系统的并网稳定性。

主权项

1.谐波电网电压下双馈风力发电系统的控制方法，其特征在于：本方法涉及对双馈风力发电系统机侧变换器和网侧变换器的控制；(A)双馈风力发电系统机侧变换器的控制目标设定为抑制定子端输出无功功率和电磁功率6倍频脉动，其具体控制步骤为：A1)将双馈风力发电系统定子平均有功功率指令定子平均无功功率跟对应的反馈量P_s、Q_s之差送至机侧变换器正序电流参考值计算模块，得到转子正序电流参考值式中，Kp1和τi1分别为正序电流参考值计算模块PI控制器的比例系数和积分时间常数；A2)将定子电压正序基波dq轴分量5次谐波dq轴分量7次谐波dq轴分量以及转子正序电流参考值输送至机侧变流器谐波电流参考值计算模块，确定机侧变换器谐波电流参考值如下所示：式中，Lm为定转子绕组等效互感，ω为同步电角速度；A3)将步骤A1)和A2)计算得到的机侧变流器电流参考值分别输送至机侧变换器正序、5次谐波、7次谐波电流内环控制环节，按照下式得到机侧变换器控制电压分量式中，K_p2和τ_i2分别为正序基波电流内环PI控制器比例系数和积分时间常数，K_p3和τ_i3分别为5次谐波电流环PI控制器的比例系数和积分时间常数，K_p4和τ_i4分别为7次谐波电流环PI控制器的比例系数和积分时间常数，L_s、L_r分别为定子侧绕组等效电感、转子侧绕组等效电感，σ为漏感系数，ω_r为转子电角速度，分别为转子电流正序基波、5次谐波、7次谐波dq轴分量；A4)将步骤A3)得到的控制电压进行空间矢量调制，即可获得机侧变换器PWM驱动信号，实现机侧变换器控制目标；(B)双馈风力发电系统网侧控制器的控制目标设定为抑制双馈系统总输出有功、无功功率6倍频脉动，其具体控制步骤为：B1)将采集到的直流母线电压信号Udc输送至网侧变换器正序电流参考值计算模块，按照下式，确定网侧变换器正序电流参考值：式中，K_p5和τ_i5分别为正序电流参考值计算模块PI控制器的比例系数和积分时间常数，为直流母线电压参考值；B2)将电网电压正序基波、5次谐波、7次谐波dq轴分量网侧变换器正序电流参考值以及定子电流正序基波、5次谐波、7次谐波dq轴分量输送至谐波电流参考值计算模块，确定网侧变换器谐波电流参考值如下所示：式中，B3)将步骤B1)和B2)计算得到的网侧变换器电流参考值分别输送至网侧变换器正序、5次谐波、7次谐波电流内环控制环节，按照下式，得到网侧变换器在正向、5倍反向和7倍正向同步角速度旋转坐标系下的控制电压分量式中，K_p6和τ_i6分别为正序基波电流内环PI控制器的比例系数和积分时间常数，K_p7和τ_i7分别为5次谐波电流环PI控制器的比例系数和积分时间常数，K_p8和τ_i8分别为7次谐波电流环PI控制器的比例系数和积分时间常数，L_g为网侧变换器进线电抗器电感，分别为网侧变换器电流正序基波、5次谐波、7次谐波dq轴分量；B4)将步骤B3)得到的控制电压进行空间矢量调制，即可获得网侧变换器PWM驱动信号，实现网侧变换器控制目标。