[發(fā)明專利]一種高壓雙饋發(fā)電系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410249567.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN104037801B8
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李群星;趙站偉;崔凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中節(jié)能風(fēng)力發(fā)電（張北）有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,孫楠

1.一種高壓雙饋發(fā)電系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制方法，其包括以下步驟：

1)電網(wǎng)電壓處于正常工況時(shí)，通過電流內(nèi)環(huán)和直流電壓外環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制，其控制過程為：

①在直流電壓外環(huán)中，將直流電壓給定值U_{dc_ref}與直流電壓的反饋值U_{dc_feedback}運(yùn)算后，運(yùn)算結(jié)果通過PI調(diào)節(jié)器后輸出有功電流的給定量i_{q_ref}，并將給定量i_{q_ref}作為電流內(nèi)環(huán)的給定量；

②采樣三相電網(wǎng)電壓U_A,U_B,U_C，三相電網(wǎng)電壓U_A,U_B,U_C經(jīng)相坐標(biāo)系abc/dq變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，得到兩相電網(wǎng)電壓U_d和U_q；兩相電網(wǎng)電壓U_d和U_q與直流電壓的實(shí)時(shí)采樣值U_dc經(jīng)電網(wǎng)前饋計(jì)算，得到電網(wǎng)的前饋量E_d和E_q；兩相電網(wǎng)電壓U_d和U_q經(jīng)鎖相環(huán)運(yùn)算，得到電網(wǎng)角度θ；

③采樣三相電網(wǎng)電流i_A,i_B,i_C，三相電網(wǎng)電流i_A,i_B,i_C與電網(wǎng)角度θ經(jīng)abc/dq相坐標(biāo)系變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，得到電網(wǎng)電流i_d和i_q，電網(wǎng)電流i_d和i_q作為電流內(nèi)環(huán)的反饋值，實(shí)現(xiàn)電流的有功分量和無功分量的解耦；

④在電流內(nèi)環(huán)中，電網(wǎng)電流i_d和i_q分別與無功電流的給定量i_{d_ref}和有功電流的給定量i_{q_ref}運(yùn)算后，得到電流反饋量與給定值的偏差e_{id_ref}和e_{iq_ref}，運(yùn)算結(jié)果通過PI調(diào)節(jié)器后，得到電流內(nèi)環(huán)的輸出量i_{d_out}和i_{q_out}并分別與電網(wǎng)的前饋量E_d和E_q進(jìn)行運(yùn)算，得到目標(biāo)控制的電壓矢量在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓U_d和U_q，運(yùn)算結(jié)果通過αβ/dq從正交旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換到靜止坐標(biāo)系下，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓U_α和U_β并輸入SVPWM中進(jìn)行運(yùn)算，得到網(wǎng)側(cè)變流器功率模塊的驅(qū)動(dòng)序列，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制；

2)對(duì)電網(wǎng)電壓是否穩(wěn)態(tài)抬升進(jìn)行判斷；如果電網(wǎng)電壓不穩(wěn)態(tài)抬升，則執(zhí)行步驟3)；如果電網(wǎng)電壓穩(wěn)態(tài)抬升，則通過重新確定合適的直流運(yùn)行電壓U'_{dc_ref}和Chopper組件的工作電壓，采用與步驟1)中步驟②～步驟④相同的控制過程實(shí)現(xiàn)對(duì)變流器網(wǎng)側(cè)直流電壓的控制，其控制過程為：

①重新確定直流電壓給定值U'_{dc_ref}：

U′_{dc_ref}＝U_{dc_given}+ΔU，

式中，U_{dc_given}為變流器初始運(yùn)行時(shí)的直流電壓給定值，ΔU為直流電壓的改動(dòng)量，ΔU＝0.45ΔU_n，ΔU_n為電網(wǎng)電壓在額定線電壓范圍內(nèi)的抬升值；

重新確定Chopper組件的工作電壓，即直流運(yùn)行電壓重新確定后的Chopper開通值U_{chopper_on}和直流運(yùn)行電壓重新確定后的Chopper關(guān)斷值U_{chopper_off}：

Uchopper_on=Uchopper_on_given+ΔUUchopper_off=Uchopper_off_given+ΔU,]]>

式中，U_{chopper_on_given}為變流器初始運(yùn)行時(shí)的Chopper開通值，U_{chopper_off_given}為變流器初始運(yùn)行時(shí)的Chopper關(guān)斷值；

②根據(jù)重新確定的直流電壓給定值U'_{dc_ref}以及Chopper組件的工作電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制，其具體包括：當(dāng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的直流電壓反饋值U_{dc_feedback}大于U_{chopper_on}時(shí)，直流側(cè)Chopper導(dǎo)通釋放直流側(cè)能量；當(dāng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的直流電壓反饋值U_{dc_feedback}小于U_{chopper_off}時(shí)，直流側(cè)Chopper關(guān)閉導(dǎo)通狀態(tài)；

3)對(duì)電網(wǎng)電壓是否出現(xiàn)暫態(tài)變化進(jìn)行判斷；如果電網(wǎng)電壓未出現(xiàn)暫態(tài)變化，則控制過程結(jié)束；如果電網(wǎng)電壓出現(xiàn)暫態(tài)變化，則通過電流單閉環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制，其控制過程為：

直接屏蔽直流電壓外環(huán)，預(yù)設(shè)電流內(nèi)環(huán)中有功電流的給定量i_{q_ref}，采用與步驟1)中步驟②～步驟④相同的控制過程實(shí)現(xiàn)直流電壓與電網(wǎng)電壓能量的轉(zhuǎn)換；

當(dāng)電網(wǎng)從暫態(tài)過程中恢復(fù)時(shí)，從電流單閉環(huán)的模式轉(zhuǎn)換到直流電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的模式，采用以下公式實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電壓的控制：

iq_refn+1=iq_refn+kUdc-Udc_normalUdc_normal,]]>

式中，和分別為切入電流單閉環(huán)控制后第n+1次和第n次的直流電壓外環(huán)的輸出電流，為網(wǎng)側(cè)變流器切入電流單閉環(huán)模式時(shí)刻直流電壓外環(huán)的輸出電流，當(dāng)電網(wǎng)暫態(tài)變化時(shí)，i_{q_ref}按一半的網(wǎng)側(cè)功率限幅；U_{dc_normal}為變流器正常運(yùn)行工況時(shí)直流電壓的給定值，U_dc為直流電壓的實(shí)時(shí)采樣值，k為轉(zhuǎn)換系數(shù)，保證i_{q_ref}能夠快速變化。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓雙饋發(fā)電系統(tǒng)中網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制方法，其特征在于：所述步驟3)中，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)暫態(tài)過程時(shí)，通過使電流PI調(diào)節(jié)器提前退飽和實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制，其控制過程為：

將電流反饋量與給定值的偏差e_{id_ref}和e_{iq_ref}分別輸入電流PD調(diào)節(jié)器中，經(jīng)電流PD調(diào)節(jié)器運(yùn)算后輸出i_{d_pd_out}/i_{q_pd_out}，利用sgn(i_{d_pd_out}/i_{q_pd_out})控制電流PI調(diào)節(jié)器中I積分運(yùn)算的方向，使電流PI調(diào)節(jié)器提前退飽和，減小電流超調(diào)，重復(fù)步驟1)中的步驟②、步驟③和步驟④，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器直流電壓的控制；

當(dāng)電網(wǎng)電壓的暫態(tài)過程結(jié)束時(shí)，電流PD調(diào)節(jié)器復(fù)位清零，不再參與對(duì)電流PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，電流環(huán)恢復(fù)步驟1)中的PI調(diào)節(jié)控制，與直流電壓外環(huán)共同作用實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電壓的控制。