[發明專利]基于定子電流微分前饋控制的雙饋風機低電壓穿越方法

有效

• 申請號: 201911351987.0
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111092584B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 姜惠蘭;王紹輝;賈燕琪
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種基于定子電流微分前饋控制的雙饋風機低電壓穿越方法，包括下列步驟：采用雙PI矢量控制構成DFIG閉環反饋控制；構成定子電流微分前饋控制：利用所得到的定子電流微分，獲得干擾量轉子暫態感應電動勢的精準測量值，再經過靜態前饋控制器給出前饋控制信號，構成前饋控制，從而實現對干擾量的快速有效補償；構成基于定子電流微分前饋控制的復合控制。

技術領域

本發明涉及雙饋風機的低電壓穿越方案，特別涉及一種將定子電流微分引入前饋控制的低電壓穿越復合控制方法。

背景技術

在電力系統中比例不斷提高的雙饋異步風力發電機(DFIG)對網側電壓擾動比較敏感，當電網發生故障時，其轉子電流過沖，若不采取相應的保護措施，將導致DFIG故障期間脫網，因此需盡可能地維持轉子電流不越限以實現DFIG的低電壓穿越。目前應用中主流的低電壓穿越措施包括轉子側快速短接(crowbar)保護裝置、串聯網側變換器、直流側并聯儲能系統等硬件保護措施，但均采用額外硬件措施，與DFIG低成本的優勢相悖，故利用軟件穿越措施來最大程度擴展DFIG可穿越故障范圍成為當下研究熱點。其中通過改善轉子側變流器(RSC，Rotor?Side?Converter)控制策略來提高DFIG的穿越性能是相關研究的重要切入點，現已提出了暫態磁鏈跟蹤控制、基于定子電壓定向滅磁、轉子電流反向跟蹤定子暫態電流、暫態滅磁、定子電流反饋控制等控制策略，但其大多是從內環轉子電流參考值入手，經反饋控制環進行調節，實時性差、穿越性能欠佳。事實上，RSC控制的落腳點是RSC輸出端電壓，因此也可以直接改變端電壓輸出來改善DFIG的穿越性能，基于RSC輸出端電壓的控制策略目前主要有轉子電壓補償反電動勢的控制策略和基于定子磁鏈微分補償轉子電壓的控制策略。

基于RSC輸出端電壓的兩種控制策略都是以定子磁鏈為基礎給出補償電壓，但實際所給出的補償電壓并不能精準表示導致轉子過流的直接因素，即轉子暫態感應電動勢的大小及方向。而且都涉及到復雜的磁鏈觀測和分離技術，實用性不強。

發明內容

本發明目的是提供一種基于定子電流微分前饋控制的DFIG低電壓穿越復合控制方法，技術方案如下：

一種基于定子電流微分前饋控制的雙饋風機低電壓穿越方法，包括下列步驟：

第一步，采用雙PI矢量控制構成DFIG閉環反饋控制：功率外環控制依據有功、無功功率參考值與實際值之間的差值經PI控制器給出內環轉子電流d、q軸分量的參考值即電流內環控制則根據給出的電流參考值與測量所得實際值間的差值通過PI控制器后最終給出轉子側SVPWM變流器的控制電壓u_r*，進而轉換為變流器中IGBT的控制信號，轉子側變流器以雙閉環反饋控制實現DFIG的矢量控制。

第二步，構成定子電流微分前饋控制：利用所得到的定子電流微分，獲得干擾量轉子暫態感應電動勢的精準測量值，再經過靜態前饋控制器給出前饋控制信號，構成前饋控制，從而實現對干擾量的快速有效補償。方法如下：

(1)根據定子電流微分與轉子暫態感應電動勢成正比，即定子電流微分矢量大小與轉子暫態感應電動勢矢量大小成比例，得到得到定子電流微分與轉子暫態感應電動勢的關系：

其中，E_{s1_n}為轉子暫態感應電動勢，di_s1/dt為定子電流微分，L_m為定、轉子間互感，s為轉差。