[發明專利]一種提高風電系統不對稱故障穿越能力的控制方法

無效

• 申請號: 201110181264.8
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102231527A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 杜雄;戴朋岑;周雒維
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02J3/38
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所 50213
• 代理人: 袁慶民

1.一種提高風電系統不對稱故障穿越能力的控制方法，該控制方法針對的風電系統包括直驅永磁同步風力發電機組（D-PMSG）、電網和連接在直驅永磁同步風力發電機組（D-PMSG）和電網之間的包括了機側整流器和網側逆變器的背靠背變流器；其中，機側整流器采用轉速外環、電流內環的雙閉環控制結構，以對直驅永磁同步風力發電機組進行最大風能跟蹤的控制；網側逆變器采用電壓外環、電流內環的雙閉環控制結構，以讓電壓外環保證電網正常情況下直流母線電壓的穩定，讓電流內環保證并網有功功率無功功率可調節和并網三相電流始終對稱；其特征在于，在所述機側整流器和網側逆變器之間接入有超級電容儲能系統，該超級電容儲能系統由超級電容模塊和buck-boost型的雙向DC/DC電路組成；所述雙向DC/DC電路由儲能電感（L）、并聯的功率開關管?（G1）和續流二極管?（D1），以及并聯的功率開關管Ⅱ（G2）和續流二極管Ⅱ（D2）組成，其中，所述儲能電感（L）的一端連接在該超級電容模塊的正極，該儲能電感（L）的另一端連接在所述功率開關管Ⅱ（G2）和續流二極管Ⅱ（D2）的一個并聯點上構成公共點?（1）；所述功率開關管?（G1）和續流二極管?（D1）的一個并聯點連接在該公共點?（1）上，另一個并聯點與所述機側整流器和網側逆變器之間的直流母線正極連接；所述超級電容模塊的負極連接在所述功率開關管Ⅱ（G2）和續流二極管Ⅱ（D2）的另一個并聯點上構成公共點Ⅱ（2），該公共點Ⅱ（2）連接至所述機側整流器和網側逆變器之間的直流母線負極；在所述控制方法中還包括對該超級電容儲能系統的控制，其控制過程如下；

當電網正常，超級電容模塊處于額定電壓時，控制超級電容儲能系統不工作，雙向DC/DC電路中的兩個功率開關管（G1、G2）都處于斷開狀態；

當電網發生不對稱故障時，對超級電容儲能系統按照如下步驟控制：

（1）將機側整流器的輸入瞬時有功功率P_in減去網側逆變器的輸出瞬時有功功率P_out，得到目標功率值ΔP，控制超級電容儲能系統輸出瞬時有功功率P_sc跟蹤目標功率值ΔP，讓背靠背變流器直流側有功功率達到平衡，以消除直流側母線電壓二倍工頻紋波；

（2）將目標功率值ΔP與實際的超級電容儲能系統輸出的瞬時有功功率P_sc的差值，經過比例積分調節器（PI），得到電感電流參考值i_L^*；

（3）將電感電流參考值i_L^*與所述儲能電感（L）的實際電感電流值i_L的差值，經過比例積分調節器（PI）得到開關占空比信號d₁；

（4）將開關占空比信號d₁經過脈寬調制器（PWM），然后，一路直接地、另一路再通過非門，而分別得到兩個功率開關管（G1、G2）的開關信號，以讓超級電容儲能系統輸出瞬時有功功率P_sc跟蹤目標功率值ΔP；

當電網不對稱故障被消除直至超級電容模塊恢復至額定電壓的時段，對超級電容儲能系統按照如下步驟控制：

（1）將超級電容模塊的額定電壓值V_sc-ref與超級電容模塊的實際電壓值V_sc的差值，經過比例積分調節器（PI）得到電感電流參考值i_L^*；

（2）將電感電流參考值i_L^*與所述儲能電感（L）的實際電感電流值i_L的差值，經過比例積分調節器（PI）得到開關占空比信號d₂；

（3）將開關占空比信號d₂經過脈寬調制器（PWM），一路直接地、另一路再通過非門，而分別得到兩個功率開關管（G1、G2）的開關信號，以讓超級電容電壓恢復至額定值。