[發明專利]一種變頻水力發電系統模型預測電流控制方法、系統及介質

有效

• 申請號: 202010181629.6
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111371366B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 黃守道;李孟秋;羅德榮;呂銘晟
• 申請（專利權）人: 湖南中聚福能源科技有限公司
• 主分類號: H02P21/28
• 分類號: H02P21/28;H02P9/48;H02P9/04;H02J3/48;H02J3/50;H02P101/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種變頻水力發電系統模型預測電流控制方法，其特征在于，包括對變頻水力發電系統的機側變流器的下述控制步驟：

1)獲取當前的d,q軸電流i_sd和i_sq，d,q軸電壓u_sd和u_sq，水輪機轉速ω_r，d,q軸指令電流i_sdref和i_sqref，并通過模型預測控制器計算d,q軸指令電壓u_sdref和u_sqref；

2)根據d,q軸指令電壓u_sdref和u_sqref對機側變流器的八個電壓矢量進行初篩；

3)將初篩后剩下的開關矢量代入預設的評價函數生成機側變流器下一時刻的控制信號；

步驟1)中通過模型預測控制器計算d,q軸指令電壓u_sdref和u_sqref的函數表達式為：

上式中，u_sdref(k),u_sqref(k)分別為第k個時刻的d,q軸指令電壓，R_s為定子相電阻，L_sd,L_sq分別為d,q軸定子電感，T為控制周期，Δi_sd(k),Δi_sq(k)分別為第k個時刻的d,q軸電流值相對第k-1個時刻的變化量，Δi_sdref(k+1),Δi_sqref(k+1)分別為第k+1個時刻的d,q軸電流指令值相對第k個時刻的變化量，ω_r為水輪機轉速，u_sd(k-1),u_sq(k-1)分別為第k-1個時刻的d,q軸定子電壓。

2.根據權利要求1所述的變頻水力發電系統模型預測電流控制方法，其特征在于，步驟1)中還包括實時計算生成q軸指令電流i_sqref的步驟：檢測當前的水輪機轉速ω_r以及水流流速v，計算水流流速v下的最優葉尖速比λ_opt，根據最優葉尖速比λ_opt以及水輪機半徑求出最優水輪機轉速ω_rref，計算水輪機轉速ω_r、最優水輪機轉速ω_rref之間的差值，并將計算得到的差值通過PI控制器計算得到q軸指令電流i_sqref。

3.根據權利要求1所述的變頻水力發電系統模型預測電流控制方法，其特征在于，步驟2)的詳細步驟包括：

2.1)根據d,q軸指令電壓u_sdref和u_sqref計算機側電壓矢量角φ_s；

2.2)根據機側電壓矢量角φ_s對機側變流器的開關矢量進行初次篩選，將八個電壓矢量縮小范圍至三個開關矢量，所述三個開關矢量包括離機側的α,β軸指令電壓u_gαref-1和u_gβref-1所組成電壓矢量最近的兩個開關矢量以及零矢量。

4.根據權利要求1～3中任意一項所述的變頻水力發電系統模型預測電流控制方法，其特征在于，還包括對變頻水力發電系統的網側變流器的下述控制步驟：

S1)獲取當前的α,β軸變流器網側電壓u_gα和u_gβ，α,β軸電網電壓和有功功率p和無功功率q，有功功率指令p_ref和無功功率指令q_ref，并通過模型預測控制器計算網側的α,β軸指令電壓u_gαref和u_gβref；

S2)根據網側的α,β軸指令電壓u_gαref和u_gβref對網側變流器的八個電壓矢量進行初篩；

S3)將初篩后剩下的開關矢量代入預設的評價函數生成網側變流器下一時刻的控制信號。