[发明专利]基于MMC的大功率永磁同步风力发电并网系统控制方法

摘要

本发明涉及一种基于MMC的大功率永磁同步风力发电并网系统控制方法，包括步骤：以风力机侧整流器开关量的d‑q轴分量S_d和S_q作为输入，建立风力发电子系统的状态空间方程，得到风力发电子系统的输出y₁；以上、下桥臂插入系数n_U、n_L和风力发电子系统的输出y₁作为输入，建立MMC并网逆变器子系统的状态空间方程；根据风力发电子系统的状态空间方程在d‑q坐标系下建立其Euler‑Lagrange模型并通过PBC方法进行控制，实现风能最大功率跟踪以及直流电压稳定控制；根据MMC并网逆变器子系统的状态空间方程在a‑b‑c坐标系下建立其双线性Lagrange模型并通过PBC‑PI方法进行控制，实现并网电压和电流期望轨迹的快速跟踪和全局渐进稳定控制。与现有技术相比，本发明具有响应速度快、稳定性高以及鲁棒性强等优点。

主权项

1.一种基于MMC的大功率永磁同步风力发电并网系统控制方法，其特征在于，所述大功率永磁同步风力发电并网系统包括级联的风力发电子系统和MMC并网逆变器子系统，所述风力发电子系统包括风力机、大功率永磁同步发电机和整流器，所述MMC并网逆变器子系统包括构造相同的上桥臂和下桥臂，所述方法包括下列步骤：1)以风力机侧整流器开关量的d‑q轴分量S_d和S_q作为输入，建立风力发电子系统的状态空间方程，得到风力发电子系统的输出y₁，2)以上桥臂插入系数n_U、下桥臂插入系数n_L和风力发电子系统的输出y₁作为输入，建立MMC并网逆变器子系统的状态空间方程，3)根据风力发电子系统的状态空间方程在d‑q坐标系下建立其Euler‑Lagrange模型并通过PBC方法进行控制，实现风能最大功率跟踪以及直流电压稳定控制，4)根据MMC并网逆变器子系统的状态空间方程在a‑b‑c坐标系下建立其双线性Lagrange模型并通过PBC‑PI方法进行控制，实现并网电压和电流期望轨迹的快速跟踪和全局渐进稳定控制；所述风力发电子系统的状态空间方程具体为：其中，u_d和u_q分别为电压的d‑q轴分量，L_s和R_s分别为大功率永磁同步发电机的电感和电阻，J为转动惯量，P_n为大功率永磁同步发电机的极数，r为风力机的叶片半径，φ_f为大功率永磁同步发电机的转子永磁体的磁通量，ρ为空气密度，A为空气流动方向垂直的气流穿过的截面积，V_w为风速，C_p为风能利用系数。