[發(fā)明專利]基于Buck-Boost矩陣變換器的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110427509.0
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102427248A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張小平;李慶;蔡春波
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于Buck-Boost矩陣變換器的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制方法。

背景技術(shù)

[0002]?直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電目前已成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的主流，而作為其中連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的并網(wǎng)變換器更是成為研究的重點(diǎn)。目前在直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用較多的并網(wǎng)變換器有“背靠背雙PWM變流器”及“不可控整流+Boost升壓+PWM逆變”等方案，它們雖各具有不同的特點(diǎn)，但同時也都存在體積大、成本高、控制復(fù)雜的問題。發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有基于Buck-Boost矩陣變換器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制存在的問題，本發(fā)明提供一種基于Buck-Boost矩陣變換器的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法。通過本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)變換器輸出電壓與電網(wǎng)電壓基本保持一致，從而達(dá)到并網(wǎng)控制的要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

采集電網(wǎng)電壓信號，取電網(wǎng)電壓信號幅值的1.5倍作為直流偏置，再與電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行疊加得到電容電壓的參考值????????????????????????????????????????????????；

將該參考值與采集的電容電壓實(shí)際值進(jìn)行比較得到電容電壓的偏差；

將電容電壓的偏差作為PID控制器的輸入，進(jìn)行PID運(yùn)算得到電容電流的參考值；

檢測并網(wǎng)變換器直流側(cè)電壓、變換器輸出電流，計算電感電流的參考值：；

將電感電流的參考值與電感電流的實(shí)際值進(jìn)行比較得到電感電流的偏差；

將電感電流的偏差作為PID控制器的輸入，進(jìn)行PID運(yùn)算得到電感電壓的參考值；

根據(jù)公式計算得到占空比，控制器根據(jù)占空比及相應(yīng)的開關(guān)周期輸出控制信號控制Buck-Boost?DC-DC變換器中對應(yīng)功率開關(guān)的開通時間，從而調(diào)節(jié)電容電壓使其按確定的參考值變化，在并網(wǎng)變換器輸出端獲得所需的輸出電壓。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：本發(fā)明以并網(wǎng)變換器中電容電壓與電感電流為系統(tǒng)控制變量，根據(jù)并網(wǎng)變換器的電路結(jié)構(gòu)并基于局部平均值的概念，應(yīng)用基爾霍夫定律分別建立其數(shù)學(xué)模型，再以電網(wǎng)電壓信號作為并網(wǎng)控制系統(tǒng)的參考輸入，通過對該參考輸入進(jìn)行相關(guān)變換以確定電容電壓的參考值，在此基礎(chǔ)上對電容電壓構(gòu)建基于PID控制的控制閉環(huán)可使其按確定的參考值變化，在并網(wǎng)變換器輸出端獲得與電網(wǎng)電壓基本一致的輸出電壓。本發(fā)明具有原理簡單、控制精度高、動態(tài)性能好的優(yōu)點(diǎn)，可大大提高基于Buck-Boost矩陣變換器的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制系統(tǒng)的可靠性。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1?為本發(fā)明中的三相-三相Buck-Boost矩陣變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖2?為本發(fā)明以Buck-Boost矩陣變換器作為直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)變換器的系統(tǒng)原理框圖。

圖3?為本發(fā)明中的電容電壓控制外環(huán)原理框圖。

圖4?為本發(fā)明中的電感電流控制內(nèi)環(huán)原理框圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1，圖1為本發(fā)明中的三相-三相Buck-Boost矩陣變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。針對并網(wǎng)變換器中電容電壓與電感電流兩個控制變量，分別建立其數(shù)學(xué)模型，下面以第一相為例建立其數(shù)學(xué)模型（另兩相相同）。

對于電容，以電容電流為中間變量，其數(shù)學(xué)模型為：

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而對于電感，則以電感電壓為中間變量，其數(shù)學(xué)模型為：

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上述表達(dá)式中，和分別為第一相電容的電壓和電流，和分別為第一相電感的電壓和電流，和分別為電感和電容的等效電阻，為直流輸入電壓，為第一相變換器輸出電流，為占空比。

確定并網(wǎng)控制系統(tǒng)的參考輸入及相關(guān)控制變量的參考值。