[发明专利]一种基于粒子群算法的不平衡电网下DFIG的多目标控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种基于粒子群算法的不平衡电网下DFIG的多目标控制方法。

背景技术

现今，DFIG（双馈风力发电机）由于其变速恒频四象限运行能力，以及所需变流器容量相比电机容量而言较小等优势而成为一种主流风力发电机型。然而，由于DFIG电机定子绕组与电网直接相连，因此当电网发生三相不对称故障时，DFIG机组将会相应地产生运行性能恶化：如DFIG定子输出三相电流不平衡，输出有功、无功功率100Hz震荡等。上述性能指标恶化将造成风电系统注入电网的三相电流不对称，以及输入电网功率震荡等等不良影响，将会威胁到电网的稳定可靠运行。因此，探讨运行于不平衡电网电压条件下的DFIG控制技术，以期消除定子输出三相电流不平衡，以及输出功率震荡等不良影响是具有十分积极意义的。

在不平衡电网电压条件下，Jiabing Hu和Yikang He在标题为Modeling and enhanced control of DFIG under unbalanced grid voltage conditions（Electric Power Systems Research,vol.79,no.2,pp.273-281正,Feb.2009）的文献中提出了一种基于负序分量提取的矢量定向控制方法，该方法的核心思想是将电网电压中的正序和负序分量分别提取，并将此提取结果作为计算不同控制目标下的转子电流参考值的依据，且控制目标可以选择为对称的输出三相定子电流，或者平稳的输出有功功率，或者平稳的输出无功功率，其通过在三个目标中选择其一，以数学模型为基础计算当前控制目标下的转子电流参考值，通过比例积分谐振调节器的有效工作，使得实际转子电流跟踪给定的参考值，最终达到控制目标。然而，由DFIG的数学模型可知，传统控制策略中的三个控制目标是相互冲突的，无法同时改善DFIG的三相定子电流，输出有功功率及无功功率。也即是，在达成某一控制目标的同时，将会导致其余两个控制目标性能的恶化，如当三相定子电流保持平衡时，输出有功功率及无功功率将产生100Hz剧烈波动，不利于电网的可靠稳定运行；同理，当消除输出有功功率或者无功功率100Hz波动时，将导致注入电网的DFIG定子电流的不平衡，同样不利于电网可靠稳定运行。因此，不平衡电网下DFIG传统控制策略仅能关注三个控制目标之一，而无法兼顾三者，从而使得在达成某一控制目标的同时而使得其余目标性能大为恶化，最终不利于电网的稳定可靠运行。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于粒子群算法的不平衡电网下DFIG的多目标控制方法，能够同时兼顾DFIG输出三相定子电流，输出有功功率以及输出无功功率的运行性能，确保三项运行性能在电网可接受范围内，进而确保电网的稳定可靠运行。

一种基于粒子群算法的不平衡电网下DFIG的多目标控制方法，包括如下步骤：

（1）采集DFIG的三相定子电压U_sa～U_sc、三相转子电流I_ra～I_rc、三相定子电流I_sa～I_sc、转速ω_r以及转子位置角θ_r，并利用锁相环提取三相定子电压U_sa～U_sc的角频率ω和相位θ；

（2）利用相位θ分别对三相定子电压U_sa～U_sc和三相定子电流I_sa～I_sc进行dq变换，得到正向同步速坐标系下包含正负序分量的定子电压综合矢量定子电流综合矢量以及反向同步速坐标系下包含正负序分量的定子电压综合矢量利用转子位置角θ_r对三相转子电流I_ra～I_rc进行dq变换，得到正向同步速坐标系下包含正负序分量的转子电流综合矢量

进而从定子电压综合矢量中提取对应的正序分量从定子电压综合矢量中提取对应的负序分量

（3）利用粒子群算法计算出反向同步速坐标系下转子电流负序参考分量进而对转子电流负序参考分量进行坐标旋转变换得到正向同步速坐标系下转子电流负序参考分量使给定的转子电流正序参考分量与转子电流负序参考分量对应叠加得到正向同步速坐标系下包含正负序分量的转子电流参考矢量

（4）根据所述的转子电流综合矢量以及转子电流参考矢量通过误差调节解耦补偿算法得到调制信号