[發明專利]基于模糊自抗擾的不平衡電壓下的穿越控制方法、系統

有效

• 申請號: 201811256506.3
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109599889B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 李圣清;劉境雨
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發明基于模糊自抗擾的不平衡電壓下DFIG低電壓穿越控制方法、系統，通過在同步旋轉坐標系下建立DFIG的電流、電壓和磁鏈方程，設計出模糊自抗擾控制器，利用跟蹤微分器用來實現合理的過渡過程，降低輸出的超調量；擴張狀態觀測器估計出系統總擾動并予以補償;計算出轉設子側的Fuzzy?ADRC控制。公開的方案抑制了負序電流，減緩了電流和電壓的沖擊，減少了系統的可調參數同時使系統對擾動具有更強的魯棒性和更快的動態響應。

技術領域

本發明旨在提供一種基于模糊自抗擾的不平衡電壓下DFIG低電壓的穿越控制方法，適合應用于DFIG并網控制，將定子端的電壓跌落歸為未知擾動量，并估計出系統總擾動并予以補償，實現DFIG的低電壓穿越控制。

背景技術

風力發電是新能源發電中技術最成熟、最具規模也是開發條件和商業化發展前景最好的發電方式之一。雙饋風力發電機在風力發電中得到廣泛應用，其主要是因為發電機能在定、轉子雙邊饋電下運行，通過控制轉子側的勵磁、相位和幅值來實現DFIG的變速恒頻發電。因DFIG機組定子側直接并網，導致機組對電網電壓故障較為敏感。當電壓發生跌落時，DFIG機組將產生嚴重的電磁暫態過程，造成定、轉子側的過流和直流母線電壓的波動。因此，風電機組低電壓穿越能力的研究有著重大意義。

國內外的相關學者已在此領域內做了相關研究，且提出了一些相關解決方案。2006年第8期發表在《電力系統自動化》中《電網電壓驟降故障下雙饋風力發電機建模與控制》一文建立不平衡電壓下的風電機的電壓、電流以及磁鏈的正負序分量變換到dq軸上的數學模型。2012年第6期發表在《電力系統自動化》中《不平衡且諧波畸變電網電壓下雙饋風電系統控制策略》一文將不平衡電壓下的風電機的電壓、電流以及磁鏈的正負序分量變換到dq軸上進行解耦控制，詳盡的分析了定子電壓跌落后DFIG的定、轉子電流的動態特性，并與仿真的結果進行了比較分析，但該控制策略結構過于復雜，所設計控制器依賴參數過多且調節不便，因此魯棒性差，動態響應慢。2010年第6期的《電力自動化設備》中《雙饋型風力發電系統低電壓穿越策略仿真》一文闡述了Active Crowbar和直流側卸荷電路來消耗由定子電壓跌落帶來的過多能量來實現風電機組LVRT，但未考慮電壓不平衡時DFIG的控制情況。

發明內容

本發明針對以上問題，提出了基于模糊自抗擾的不平衡電壓下DFIG低電壓的穿越控制方法，解決了電網不平衡下轉子側過流的問題。仿真和實驗結果都表明，該裝置可有效提高風力發電系統的低電壓穿越水平，具有較高的工程應用價值。

雙饋感應風力發電機組結構如圖1所示。雙饋感應風力發電機組由主要由風力機、雙饋感應發電機、變頻器和Crowbar電路組成。風力機將風能轉化機械能，雙饋感應發電機的轉子繞組與變頻器的轉子側變換器相連，在變頻器控制作用下將機械能轉化為電能。變頻器由轉子側變換器和網側變換器構成。轉子側變換器為雙饋感應發電機提供電源幅值、相位和頻率可變的勵磁電流。網側變換器實際是一個電壓型PWM整流器，交流側具有獨特的受控電流源特性，可實現四象限運行。

轉子側變流器電流模糊自抗擾控制結構如圖2所示，由于電網電壓跌落情況下DFIG系統內部會發生電磁暫態過程，可以在dq+、dq-坐標系中進行分析，得到在該情況下DFIG電流、電壓和磁鏈的表達式。定子三相電壓在低電壓不平衡故障情況下的跌落過程，可以當做系統出現擾動，并估計出總擾動。

本發明提出一種基于模糊自抗擾的不平衡電壓下DFIG低電壓穿越控制方法，解決了電網不平衡下轉子側過流的問題?？娠@著提高了風力發電系統的低電壓穿越能力，具體原理和做法如下：

基于模糊自抗擾的不平衡電壓下DFIG低電壓穿越控制方法，其特征在于它包括以下步驟:

第一步，根據不平衡電網電壓下DFIG模型，在雙同步旋轉坐標軸上寫出電壓、電流、磁鏈的微分形式。

第二步，進行模糊自抗擾控制：取誤差為e_1xy，變化率為e_2xy。