[發(fā)明專利]諧波電網(wǎng)電壓下永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810214785.0
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108321844B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)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(chǎn)權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.諧波電網(wǎng)電壓下永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側變換器和機側變換器的控制；

(A)永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側變換器的控制目標設定為抑制系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓信號u_gabc、網(wǎng)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(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓信號u_gabc經(jīng)過鎖相環(huán)后得到風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)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(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓信號u_gabc經(jīng)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(wǎng)正序電壓d軸定向方式，將A3)所得的電壓信號u_gα、u_gβ經(jīng)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(jīng)過6ω陷波器濾波，得到諧波電網(wǎng)電壓下電網(wǎng)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(wǎng)側變換器輸出電流信號i_gabc經(jīng)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(jīng)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(jīng)過6ω陷波器濾波，得到網(wǎng)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(wǎng)側變換器正序電流參考值計算模塊，按照下式確定網(wǎng)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(shù)和積分時間常數(shù)；

A8)將步驟A4)獲得的電網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)側變換器電流參考值分別輸送至網(wǎng)側變換器正序、5次諧波、7次諧波電流內(nèi)環(huán)控制環(huán)節(jié)，按照下式，得到網(wǎng)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(wǎng)側變換器正序控制系統(tǒng)中電流內(nèi)環(huán)PI控制器的比例系數(shù)和積分時間常數(shù)，K_p3和τ_i3分別為網(wǎng)側變換器5次諧波控制系統(tǒng)中電流環(huán)PI控制器的比例系數(shù)和積分時間常數(shù)，K_p4和τ_i4分別為網(wǎng)側變換器7次諧波控制系統(tǒng)中電流環(huán)PI控制器的比例系數(shù)和積分時間常數(shù)，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(wǎng)側變換器PWM驅動信號，實現(xiàn)網(wǎng)側變換器控制目標；

(B)永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)機側變換器的控制步驟為：

B1)永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)機側變換器采用矢量控制策略，將永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)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(shù)和積分時間常數(shù)；

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(nèi)環(huán)控制環(huán)節(jié)，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(nèi)環(huán)PI控制器的比例系數(shù)和積分時間常數(shù)，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。