[发明专利]一种永磁直驱风电系统的控制方法及系统

说明书

本发明公开一种永磁直驱风电系统的控制方法及系统。所述控制方法用于控制永磁直驱风电系统的能量输出，所述控制方法包括：根据参考有功功率值和实际馈入电网的有功功率采用虚拟同步发电机算法计算参考电流；将所述参考电流变换至两相同步旋转坐标系下，获得有功电流分量；控制获得无功电流的参考值；根据有功电流参考值和无功电流参考值通过电流控制获得电压矢量d、q轴分量；获得三相交流电压信号；根据三相交流电压信号采用正弦脉宽调制获得所述网侧变流器的开关信号。根据有功电流分量是采用虚拟同步发电机算法计算后转换，有功电流模拟了同步发电机的惯性，减小了风电系统馈入电网能量的波动。

技术领域

本发明涉及风电系统领域，特别是涉及永磁直驱风电系统的控制方法及系统。

背景技术

随着全球社会和经济的发展，人们对能源的需求量也随之增加。能源问题已成为各国经济持续发展的重要基础，是关系全球经济发展的一个重要战略问题。但是，常规的碳氢化合物及衍生物的化石能源(例如石油、天然气、煤等)储量有限，且大量使用还会造成严重的环境污染问题，威胁地球生态稳定。因而，全球能源发展方向转为清洁的可再生能源。在已有的可再生能源中(例如，太阳能、水能、潮汐能、风能)，风能具有蕴藏量大、可再生、分布广泛、无污染、成本低的特点，逐渐成为竞争力最大的可再生能源，受到世界各国的重视。

风力发电作为解决能源问题的一种重要途径，已经受到世界各国的高度重视，并加以研究。从早期恒速恒频的鼠笼异步风力发电机组发展到现在变速恒频双馈的风力发电机组和永磁风力发电机组。其中，由于永磁风力发电机组的风力机与发电机转子直接相连，所以，省去了易引起故障且造价高昂的齿轮箱，使得机组的机械噪声减小，提高了能量转化效率，在增大电机容量的同时减少了机组的体积。

永磁直驱风力发电机组中大多采用交-直-交电压型双PWM变流器，变流器分网侧变流器和机侧变流器，现有技术机侧变流器的主要作用是实现最大风能跟踪，网侧变流器主要作用是保持直流母线电压恒定。

现有技术中通过控制机侧的变流器追踪最大风能，网侧变流器控制直流母线电压稳定，所以，实现了实时将最大的风功率馈入电网，提高风能的利用率，但是风速的随机性导致风机的出力也是随机的，因此风电系统馈入电网的能量是波动的，此外，现有永磁直驱风力发电系统实现低电压穿越的技术方案主要是通过在直流侧安装卸荷电路，储能装置消纳多余的能量，或并联辅助变流器增加直流侧功率的输出通道。现有技术中的控制方法都需要增加外部硬件电路，增加了变流器的体积和成本，导致控制器的结构复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种在无需增加硬件电路的基础上能够减小风电系统馈入电网的能量的波动及实现低电压穿越的永磁直驱风电系统的控制方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种永磁直驱风电系统的控制方法，所述控制方法用于控制永磁直驱风电系统的能量输出，所述控制方法包括：

所述永磁直驱风电系统包括风轮、永磁同步电机、机侧变流器、网侧变流器、电网；所述机侧变流器靠近所述永磁同步电机，所述网侧变流器靠近所述电网；

所述网侧变流器采用功率外环，电流内环的控制策略；

根据参考有功功率值和实际馈入电网的有功功率采用虚拟同步发电机算法计算参考电流；

将所述参考电流变换至两相同步旋转坐标系坐标系下，获得变换参考电流，d轴直流分量为有功分量，q轴直流分量为无功分量；

根据参考无功功率值和实际馈入电网的无功功率通过无功功率控制获得无功电流的参考值；

根据有功电流参考值和无功电流参考值通过电流控制获得电压矢量d、q轴分量；

将所述电压矢量d、q轴分量变换至三相静止坐标系下，获得三相交流电压信号；