[發明專利]諧波電網電壓下永磁直驅風力發電系統的控制方法

有效

• 申請號: 201810214785.0
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108321844B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 姚駿;劉瑞闊;裴金鑫;駱悅;孫鵬
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02P21/14;H02J3/16
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.諧波電網電壓下永磁直驅風力發電系統的控制方法，其特征在于：本控制方法涉及對永磁直驅風力發電系統網側變換器和機側變換器的控制；

(A)永磁直驅風力發電系統網側變換器的控制目標設定為抑制系統總輸出有功、無功功率的6倍頻脈動分量，其具體控制步驟為：

A1)采集永磁直驅風力發電系統并網點電壓信號u_gabc、網側變換器輸出電流信號i_gabc以及直流母線電壓信號U_dc；

A2)將采集到的永磁直驅風力發電系統并網點電壓信號u_gabc經過鎖相環后得到風力發電系統并網點正序電壓矢量的電角度θ_g和同步電角速度ω；

A3)將采集到的永磁直驅風力發電系統并網點電壓信號u_gabc經靜止三相abc坐標系到靜止兩相αβ坐標軸系的恒功率變換，得到αβ坐標軸系下的電壓信號u_gα、u_gβ；

A4)采用電網正序電壓d軸定向方式，將A3)所得的電壓信號u_gα、u_gβ經靜止兩相αβ坐標軸系到正向、5倍反向和7倍正向同步旋轉坐標軸系的恒功率變換，再經過6ω陷波器濾波，得到諧波電網電壓下電網電壓正序基波dq軸分量5次諧波dq軸分量7次諧波dq軸分量

A5)將采集到的網側變換器輸出電流信號i_gabc經過靜止三相abc坐標軸系到靜止兩相αβ坐標軸系的恒功率變換，得到靜止兩相αβ坐標軸系下的電流i_gα、i_gβ；

A6)將步驟A5)所得電流i_gα、i_gβ經靜止兩相αβ坐標軸系到正向、5倍反向和7倍正向同步旋轉坐標軸系的恒功率變換，再經過6ω陷波器濾波，得到網側變換器輸出電流正序基波dq軸分量5次諧波dq軸分量7次諧波dq軸分量

A7)將采集到的直流母線電壓信號U_dc輸送至網側變換器正序電流參考值計算模塊，按照下式確定網側變換器正序電流參考值：

式中，K_p1和τ_i1分別為正序電流參考值計算模塊PI控制器的比例系數和積分時間常數；

A8)將步驟A4)獲得的電網電壓正序基波、5次諧波、7次諧波dq分量以及步驟A7)獲得的網側變換器正序電流參考值輸送至諧波電流參考值計算模塊，確定網側變換器諧波電流參考值如下所示：

A9)將步驟A7)和A8)計算得到的網側變換器電流參考值分別輸送至網側變換器正序、5次諧波、7次諧波電流內環控制環節，按照下式，得到網側變換器在正向、5倍反向和7倍正向同步旋轉坐標軸系下的控制電壓分量

式中，K_p2和τ_i2分別為網側變換器正序控制系統中電流內環PI控制器的比例系數和積分時間常數，K_p3和τ_i3分別為網側變換器5次諧波控制系統中電流環PI控制器的比例系數和積分時間常數，K_p4和τ_i4分別為網側變換器7次諧波控制系統中電流環PI控制器的比例系數和積分時間常數，L_g為進線電抗器電感；

A10)將步驟A9)得到的控制電壓分量進行空間矢量調制，即獲得網側變換器PWM驅動信號，實現網側變換器控制目標；

(B)永磁直驅風力發電系統機側變換器的控制步驟為：

B1)永磁直驅風力發電系統機側變換器采用矢量控制策略，將永磁直驅風力發電系統定子平均有功功率指令P^*、定子平均無功功率Q^*跟對應的反饋量P、Q之差送至機側變換器電流參考值計算模塊，得到電流參考值

式中，K_p5和τ_i5分別為機側變換器電流參考值計算模塊PI控制器的比例系數和積分時間常數；

B2)采用轉子磁場定向，將步驟B1)計算得到的機側變換器電流參考值輸送至機側變換器電流內環控制環節，按照下式，得到機側變換器控制電壓分量

式中，K_p6和τ_i6分別為機側變換器電流內環PI控制器的比例系數和積分時間常數，L_s為定子側繞組的等效電感，ω_m為轉子電角速度，ψ_f為轉子永磁體磁鏈，分別為機側變換器電流dq軸分量。