[發明專利]一種新型的風電全功率變流器的控制方法

有效

• 申請號: 201010516789.8
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN102055400A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 烏云翔;邵詩逸
• 申請（專利權）人: 烏云翔;邵詩逸
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種連接電網的應用于永磁風力發電機的雙向變流器系統的控制方法。此控制方法包括網絡橋控制方法和電機橋控制方法。網絡橋采用新型的滑?？刂?Sliding?mode?control)，增加了系統的可靠性；而電機橋采用基于轉子位置同步坐標軸的矢量控制算法(Field?oriented?control)控制永磁風力發電機的轉速和勵磁電流。?

背景技術：

一個應用于永磁風力發電機的全功率變流器的基本硬件拓撲如圖1所示，主要由包括低通LCL濾波器的網絡橋、包括dv/dt低通保護濾波的器電機橋以及直流環節組成。變流器的控制方法包括網絡橋的控制和電機橋的控制。?

網絡橋的控制器的目的是將風力發電機產生的能量有效傳遞輸送進入電網，同時根據電網要求輸出無功功率，維持電網的穩定運行。一般而言，網絡橋需要保持直流環節的直流電壓的穩定。電機橋的控制器的目的是對于風力發電機進行控制，保證風力發電機工作在最佳的工作狀態下。?

目前傳統的網絡橋的控制方法采用基于電網電壓的矢量控制法，傳統的矢量控制法的控制結構如圖2所示，矢量控制法僅僅控制輸出電流I_s，詳細地說，通過采集直流環節的電壓進行反饋控制I_{s_q}，同時根據無功功率需求控制I_{s_d}。雖然傳統的矢量控制法可以控制輸出電流I_s，該控制方法不能有效控制網絡側濾波器的電容回路電流。當控制器的擾動頻率與濾波器回路諧振頻率重合時，網絡橋輸出會產生諧振電流，造成網絡橋產生振蕩、失穩停機甚至造成變流器的損壞。目前的解決方法在于增加濾波器回路的阻尼電阻，盡量避免諧振頻率與控制器擾動頻率的重合。然而過大的阻尼電阻會對變流器系統的效率、成本以及體積都會產生負面影響。?

發明內容

本發明的目的是：?

提供一種高魯棒性的網絡橋的控制算法，控制流入電網的有功和無功功率。此方法對系統內濾波器電容回路的諧振現象有充分的抑制作用，保證了系統的安全，?

提供一種電機橋的矢量控制算法，控制永磁風力發電機的轉速和勵磁電流。?

為達到上述目的，本發明的構思是：?

此發明中，網絡橋以變流器輸出電壓為輸出變量，同時對變流器輸出電流、變流器濾波器端輸出電壓以及電網端輸出電流進行控制。對以上三個變量的控制既能夠有效地保證變流器的正常功率輸出，也能間?接抑制濾波器電容回路的諧振電流。?

此發明中，電機橋采用基于轉子位置同步坐標系的矢量控制算法，以變流器輸出電壓為輸出變量，同時對永磁風力電機轉速以及銅損進行解耦控制。?

根據上述的發明構思，本發明的技術方案如下：?

網絡橋控制算法與傳統變流器的普通矢量控制PWM輸出不同，網絡橋的控制采用滑?？刂品椒?，以三相變流器的每一相作為一個獨立的控制單元。根據滑膜控制的基本設計理念，本發明將網絡橋整體電路以狀態空間方程(State?space)的方式表達。?

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