[發明專利]一種雙饋風機直流母線電壓降階砰-砰控制方法

有效

• 申請號: 201911036762.6
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110867890B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 雷云凱;汪榮華;李婷;王云玲;茍競;劉方;蘇韻掣;劉瑩;朱覓;李奧
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種雙饋風機直流母線電壓降階砰?砰控制方法，該控制方法包括：當雙饋風機直流母線電壓偏差e(t)的絕對值大于預設的上限閾值時，則觸發降階砰?砰控制器進行控制并輸出控制信號v_dg1給風機電網側換流器；當雙饋風機直流母線電壓偏差e(t)的絕對值小于預設的下限閾值e并保持一段時間后，則觸發常規矢量控制器進行控制并輸出控制信號v_dg2給風機電網側換流器，降階砰?砰控制器停止運行。本發明在設計時忽略了電流動態，從而實現用一階砰?砰控制器(bang?bang控制器)控制具有二階動態的直流母線電壓，以發揮雙饋風機電網側換流器的最大控制潛能。

技術領域

本發明涉及現代電力系統保護與控制技術領域，具體涉及一種雙饋風機直流母線電壓降階砰-砰控制方法。

背景技術

隨著電力電子換流器在電力系統中的巨大滲透，有必要探索換流器的最大控制潛力，以便它們能夠在嚴重受干擾的條件下提供最大的系統穩定性控制能力。電力電子換流器通常由矢量控制器調節。傳統的矢量控制器通過比例積分(PI)調節器實現。在PI調節器的參數調節中響應速度和超調量之間存在一種權衡。因此，考慮到各種操作模式下的整體系統穩定性，由矢量控制器控制的換流器不能提供最快速和高增益的控制性能，亦無法發揮換流器的最大控制潛能。

為了充分利用換流器的控制能力，需要能夠探索控制設備的最大控制能力的控制方法。已有研究中通過傳統開關控制方法實現時間最有控制，傳統開關控制方法能夠充分發揮換流器的最大輸出能量。但傳統開關控制器的設計過程復雜，需要求解系統的正則方程，而且奇點問題目前尚未解決，因此難以在實際中獲得廣泛應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有矢量控制無法充分發掘換流器最大控制能量的缺陷和改進傳統的開關控制方法，為雙饋感應風力發電機系統，設計了一種雙饋風機直流母線電壓降階砰- 砰控制(bang-bang控制)方法，本發明在設計時忽略了電流動態，從而實現用一階砰-砰控制器(bang-bang控制器)控制具有二階動態的直流母線電壓，以發揮雙饋風機電網側換流器的最大控制潛能。

本發明通過下述技術方案實現：

一種雙饋風機直流母線電壓降階砰-砰控制方法，該控制方法包括：

當雙饋風機直流母線電壓偏差e(t)的絕對值大于預設的上限閾值時，則觸發降階砰-砰控制器進行控制并輸出控制信號v_dg1給風機電網側換流器；

當雙饋風機直流母線電壓偏差e(t)的絕對值小于預設的下限閾值e并保持一段時間后，則觸發常規矢量控制器進行控制并輸出控制信號v_dg2給風機電網側換流器，降階砰-砰控制器停止運行。

優選的，雙饋風機的電網側換流器和直流母線電容電壓的模型表示為：

式中，v_s表示在降階砰-砰控制器外部且在耦合變壓器之前的雙饋風機的端電壓的大小， i_dg表示流過降階砰-砰控制器的d軸電流，i_qg表示流過降階砰-砰控制器的q軸電流，v_dg表示降階砰-砰控制器生成的d軸電壓，v_qg表示降階砰-砰控制器生成的q軸電壓，R_g表示在降階砰- 砰控制器外部且在耦合變壓器之前的電路的電阻，L_g表示在降階砰-砰控制器外部且在耦合變壓器之前的電路的電感，w_s表示電網電壓的頻率，V_dc表示直流母線電壓，C表示直流母線電容器的容量，P_r表示傳輸到轉子繞組的有功功率，m₁表示降階砰-砰控制器的調制指數；表示i_dg對時間的導數，表示i_qg的對時間的導數，表示V_dc對時間的導數。