[發明專利]基于磁鏈控制的構網型雙饋風電機組自同步并網方法

在審

• 申請號: 202210417738.2
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114678900A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 謝震;李喆;李夢杰;張興
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/48;H02J3/50;H02P21/22;H02P21/05;H02P21/28;H02P21/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于磁鏈控制的構網型雙饋風電機組自同步并網方法，其特征是應用于由雙饋風機、轉子側變流器所組成的雙饋風力發電系統中，并按如下步驟進行：

步驟1、采集雙饋風機定子電流i_sa、i_sb、i_sc與定子電壓u_sa、u_sb、u_sc，將帶入式(1)所示的坐標變換環節，獲得定子電流在同步旋轉坐標系下的直流分量i_sd、i_sq以及定子電壓在同步旋轉坐標系下的直流分量u_sd、u_sq，并依據式(2)對上述直流分量進行運算，得到雙饋風機定子側輸出的瞬時有功功率P_s與瞬時無功功率Q_s：

式(1)和式(2)中，θ為坐標變換的定向角度，x_A、x_B、x_C代表雙饋風機在三相靜止坐標系下的定子電壓/電流，x_d、x_q代表定子電壓/電流在同步旋轉坐標系下的直流分量；

步驟2、采集雙饋風機的轉子電流i_ra、i_rb、i_rc與轉子電角速度θ_m，將其帶入式(3)所示的坐標變換環節，獲得轉子電流在同步旋轉坐標系下的直流分量i_rd、i_rq：

式(3)中，θ為坐標變換的定向角度；

步驟3、利用式(4)對定子電流與轉子電流的直流分量i_sd、i_sq、i_rd、i_rq進行線性疊加運算，得到雙饋風機的定子磁鏈Ψ_sd、Ψ_sq，對Ψ_sd進行微分計算獲得微分信號dΨ_sd/dt，再利用式(5)獲得轉子電流內環的補償指令Δi_rd^*：

式(4)和式(5)中，L_s、L_m分別為雙饋風機在同步旋轉坐標系下的定子自感與定轉子互感，R_s為定子電阻，k_d為補償系數，τ為低通濾波時間常數；s表示拉普拉斯算子；

步驟4、計算有功指令P_ref與輸出瞬時有功功率P_s的偏差ΔP，并將偏差ΔP輸入有功功率控制器APC，獲得定子磁鏈矢量控制角θ_ref，將θ_ref作為所述坐標變換的定向角度θ；

步驟5、計算無功指令Q_ref與輸出瞬時無功功率Q_s的偏差ΔQ，并將偏差ΔQ輸入無功功率控制器RPC，獲得定子磁鏈幅值指令Ψ_ref，令定子磁鏈外環指令滿足式(6)：

式(6)中，Ψ_sd^*、Ψ_sq^*分別為d軸、q軸定子磁鏈外環的指令信號；

步驟6、將d軸定子磁鏈指令Ψ_sd^*與d軸定子磁鏈Ψ_sd的偏差、q軸定子磁鏈指令Ψ_sq^*與q軸定子磁鏈Ψ_sq的偏差分別輸入定子磁鏈外環的PI調節器，獲得dq坐標系下的轉子電流內環的指令i_rd^*、i_rq^*，再將d軸定子磁鏈外環PI調節器輸出的指令i_rd^*與補償指令Δi_rd^*疊加后獲得新的轉子電流指令i_rd1^*；

步驟7、計算dq坐標系下新的轉子電流指令i_rd1^*與轉子電流反饋i_rd之間的偏差以及指令i_rq^*與i_rq之間的偏差，并分別輸入轉子電流內環的PI調節器中，相應得到dq坐標系下的轉子電壓指令u_rd^*、u_rq^*，再經過SVPWM環節的調制后，生成轉子側變流器開關管控制信號S1-S6，從而實現雙饋風電機組的自同步并網控制。