[发明专利]电网电压谐波下双馈感应风电系统抑制并网功率波动控制方法

摘要

本发明公开了一种电网电压谐波下双馈感应风电系统抑制并网功率波动控制方法，本方法涉及对串联网侧变换器的控制、并联网侧变换器的控制以及电机侧变换器的控制；本方法通过一系列的计算，最后通过空间矢量调制产生串联网侧变换器PWM驱动信号、并联网侧变换器PWM驱动信号和电机侧变换器PWM驱动信号。本方法实现了电网电压谐波下双馈风力发电系统定、转子三相电流无畸变、电机功率和电磁转矩无波动的控制目标，保证了发电机的安全稳定运行，同时使得系统总输出有功、无功功率波动程度大大减小，提高了电网电压谐波下DFIG系统所并电网稳定性。

主权项

1.电网电压谐波下双馈感应风电系统抑制并网功率波动控制方法，其特征在于，本方法涉及对串联网侧变换器的控制、并联网侧变换器的控制以及电机侧变换器的控制； 所述串联网侧变换器的控制步骤为： A1)利用电压霍尔传感器采集电网三相电压信号u_gabc以及双馈感应发电机定子三相电压信号u_sabc；利用电压霍尔传感器采集直流侧电压信号U_dc； A2)将采集的电网三相电压信号u_gabc经过数字锁相环PLL后得到电网正序电压电角度θ_g+以及同步电角速度ω； A3)将采集的电网三相电压信号u_gabc和发电机定子三相电压信号u_sabc分别经过静止三相abc坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系恒功率变换，转换为静止两相αβ坐标轴系下电压信号u_gαβ，u_sαβ； A4)采用电网正序电压定向方式，将步骤A3所得u_gαβ经相序分离模块，分别提取出正向同步旋转坐标轴系下电网电压基波正序分量u+gdq+、5倍同步角速度反向旋转坐标轴系下电网电压5次谐波分量u5-gdq5-和7倍同步角速度正向旋转坐标轴系下电网电压7次谐波分量u7+gdq7+； A5)采用电网正序电压定向方式，将步骤A3所得u_sαβ经静止两相αβ坐标轴系到正向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换后，得到定子电压在正向同步旋转坐标系下dq轴分量u+sdq； A6)在正向同步旋转坐标轴系下，将步骤A4得到u+gdq+和步骤A5得到u+sdq差值送入电压调节器进行调节； A7)将步骤A6电压调节器的输出作为串联网侧变换器抑制定子谐波电压的控制电压u_seriesdq； A8)将步骤A7所得到的串联网侧变换器控制电压u_seriesdq经正向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换，得到静止两相αβ坐标轴系下控制电压u_seriesαβ； A9)将步骤A8所得到的串联网侧变换器控制电压u_seriesαβ和直流侧电压U_dc通过空间矢量调制产生串联网侧变换器PWM驱动信号； 所述并联网侧变换器的控制步骤为： B1)利用电压霍尔传感器采集电网三相电压信号u_gabc，电流霍尔传感器采集双馈感应发电机定子三相电流信号i_sabc以及并联网侧变换器的三相电流信号i_gabc； B2)利用电压霍尔传感器采集直流侧电压信号U_dc； B3)将采集得到的电网三相电压信号u_gabc、双馈感应发电机定子三相电流信号i_sabc、并联网侧变换器的三相电流信号i_gabc分别经静止三相abc坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系恒功率变换后，转换为静止两相αβ坐标轴系下电压、电流信号，即u_gαβ，i_sαβ，i_gαβ； B4)将步骤B3得到的u_gαβ，i_sαβ，i_gαβ分别经静止两相αβ坐标轴系到正向同步角速度旋转坐标系的恒功率变换后，得到电网电压以及定子、并联网侧变换器电流在正向同步旋转坐标轴系下dq轴分量u+gdq，i+sdq+，i+gdq； B5)并联网侧变换器的直流母线电压调节采用PI调节器控制，其调节器输出和直流母线电压给定值构成直流母线电压平均有功功率给定值P*g_av；B6)并联网侧变换器采用正序电网电压定向于d轴，则u+g+=u+gd+；将步骤A4、B4、B5所得u+gdq+、u5-gdq5-、u7+gdq7+、i+sdq+、P*g_av送入并联网侧变换器参考电流指令计算模块，获得正向同步旋转坐标轴系下包含基波正序和谐波成分在内的并联网侧变换器参考电流指令i+*gdq： B7)将步骤B6所得i+*gdq和B4所得i+gdq的差值送入电流控制器进行调节； B8)根据步骤B4、B6所得的i+gdq，u+gdq，i+*gdq计算得到并联网侧变换器控制电压u+cdq； B9)将B8所得并联网侧变换器控制电压u+cdq经正向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相αβ坐标轴系的恒功率变换，可得到静止两相αβ坐标轴系下控制电压u_cαβ； B10)将步骤B9所得到的并联网侧变换器控制电压u_cαβ和直流侧电压U_dc通过空间矢量调制产生并联网侧变换器PWM驱动信号； 电机侧变换器的控制策略 C1)电机侧变换器采用传统矢量控制策略，其控制电压和直流侧电压U_dc通过空间矢量调制产生电机侧变换器PWM驱动信号。