[發(fā)明專利]一種雙饋異步風力發(fā)電系統(tǒng)不對稱協(xié)調(diào)直接功率控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910097499.1
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101521481A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周鵬;賀益康;章瑋;孫丹
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

1.一種雙饋異步風力發(fā)電系統(tǒng)不對稱協(xié)調(diào)直接功率控制方法，其特征在于包括雙饋異步風力發(fā)電系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子側(cè)變換器RSC(1)的不對稱直接功率控制和網(wǎng)側(cè)變換器GSC(28)的不對稱直接功率控制；通過對RSC(1)的不對稱直接功率控制消除DFIG(3)定子電磁功率和無功功率中的基頻ω_s和兩倍頻2ω_s振蕩，保持雙饋異步發(fā)電機DFIG(3)的電磁轉(zhuǎn)矩恒定；通過對GSC(28)的不對稱直接功率控制消除直流母線電壓和GSC(28)輸出無功功率中的基頻ω_s和兩倍頻2ω_s振蕩，保持雙饋異步風力發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)輸出的總有功、無功功率恒定；

所述的RSC(1)不對稱直接功率控制，包括以下步驟：

(i)利用三相電壓霍爾傳感器(5-1)采集雙饋異步感應發(fā)電機DFIG(3)三相定子電壓信號U_sabc；利用第一三相電流霍爾傳感器(4-1)采集三相定子電流I_sabc，利用第二三相電流霍爾傳感器(4-2)采集三相轉(zhuǎn)子電流信號I_rabc；

(ii)采集得到的三相定子電壓信號U_sabc經(jīng)過不對稱鎖相環(huán)(8)檢測得到電網(wǎng)或者定子電壓中正序分量的角頻率ω_s和相位θ_s；與此同時采用編碼器(7)檢測DFIG的轉(zhuǎn)子位置θ_r，再經(jīng)過微分器(35)計算轉(zhuǎn)速ω_r；并通過減法器計算得到滑差角頻率ω_slip＝ω_s-ω_r；

(iii)將采集得到的三相定子電壓信號U_sabc，三相定子電流信號I_sabc分別經(jīng)過第一靜止三相到二相坐標變換模塊(6-1)，得到定子靜止坐標系中包含正、負序分量的定子電壓綜合矢量U_sαβ，以及包含正、負序和零序分量的定子電流綜合矢量I_sαβ；

(iv)將得到的定子靜止坐標系中定子電壓綜合矢量U_sαβ、定子電流綜合矢量I_sαβ經(jīng)過定子有功、無功功率計算模塊(22)得到定子輸出的瞬時有功功率信號P_s和無功功率信號Q_s；

(v)將采集得到的三相轉(zhuǎn)子電流信號I_rabc通過正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子速旋轉(zhuǎn)坐標變換模塊(26)，得到轉(zhuǎn)子速旋轉(zhuǎn)坐標系中含正、負序和零序分量的轉(zhuǎn)子電流綜合矢量I_rαβ；

(vi)將得到的定子電流綜合矢量I_sαβ和轉(zhuǎn)子電流綜合矢量I_rαβ經(jīng)過定子電磁功率計算模塊(27)得到定子電磁功率信號P_es；

(vii)將定子電磁功率信號P_es和無功功率信號Q_s與其參考電磁功率信號P_es^*和無功功率信號Q_s^*經(jīng)過減法器計算得到電磁功率誤差信號ΔP_es和無功功率誤差信號ΔQ_s；?

(viii)將得到的電磁功率誤差信號ΔP_es和無功功率誤差信號ΔQ_s通過第一比例諧振調(diào)節(jié)器(21-1)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)后的輸出信號V_rdq⁺經(jīng)過第一反饋補償解耦模塊(15)完成轉(zhuǎn)子速旋轉(zhuǎn)坐標系中交-直軸間的交叉解耦和動態(tài)反饋補償，獲取轉(zhuǎn)子速旋轉(zhuǎn)坐標系中的轉(zhuǎn)子電壓參考值U_rdq^+*；

(ix)轉(zhuǎn)子電壓參考值U_rdq^+*經(jīng)過轉(zhuǎn)差速旋轉(zhuǎn)坐標變換模塊(9)，獲得定子坐標系中轉(zhuǎn)子電壓參考值U_rαβ^+*作為空間矢量第一脈寬調(diào)制模塊(2-1)調(diào)制所需的轉(zhuǎn)子電壓參考信號，該信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后獲得控制DFIG運行的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(1)的開關(guān)信號S_a1，S_b1，S_c1；

所述的GSC(28)不對稱直接功率控制，包括以下步驟：

(i)利用單相電壓霍爾傳感器(36)采集直流母線電壓信號V_dc；利用第三三相電流霍爾傳感器(4-3)采集GSC(28)輸出的流過濾波電感(31)的三相電流信號I_gabc；

(ii)將采集得到的GSC(28)三相輸出電流信號I_gabc經(jīng)過第二靜止三相到二相坐標變換模塊(6-2)，得到靜止坐標系中包含正、負序和零序分量的GSC(28)電流綜合矢量I_gαβ；

(iii)將得到的靜止坐標系中定子電壓綜合矢量U_sαβ和GSC(28)電流綜合矢量I_gαβ經(jīng)過GSC(28)有功、無功功率計算模塊(34)得到GSC(28)輸出的瞬時有功功率信號P_g和無功功率信號Q_g；

(iv)將直流母線電壓參考信號V_dc^*與采集得到的直流母線電壓信號V_dc經(jīng)過減法器計算得到直流母線電壓誤差信號，利用第一比例積分調(diào)節(jié)器(19)對得到的誤差信號作比例-積分調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)輸出信號經(jīng)過GSC(28)有功功率參考信號補償模塊(32)得到GSC(28)有功功率參考信號P_g^*；

(v)將GSC(28)輸出的有功功率信號P_g和無功功率信號Q_g與其參考有功功率信號P_g^*和無功功率信號Q_g^*經(jīng)過減法器計算得到GSC(28)輸出有功誤差信號ΔP_g和無功功率誤差信號ΔQ_g；

(vi)將得到的有功功率誤差信號ΔP_g和無功功率誤差信號ΔQ_g通過第二比例諧振調(diào)節(jié)器(21-2)調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)后的輸出信號經(jīng)過第二反饋補償解耦模塊(33)完成同步速旋轉(zhuǎn)坐標系中交-直軸間的交叉解耦和動態(tài)反饋補償，獲取同步速旋轉(zhuǎn)坐標系中的GSC(28)輸出電壓參考值U_cdq^+*；

(vii)GSC(28)輸出電壓參考值U_cdq^+*經(jīng)過同步速旋轉(zhuǎn)坐標變換模塊(14)，獲得的靜止坐標系中GSC(28)輸出電壓參考值U_cαβ^*作為第二脈寬調(diào)制模塊(2-2)調(diào)制所需的GSC輸出電壓參考信號，該信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后獲得控制GSC(28)運行的開關(guān)信號S_a2，S_b2，S_c2。