不平衡且谐波畸变电网电压下双馈风电系统总输出有功功率波动抑制方法
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201410241874.6
申 请 日：20140603
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20140820
公 开 号：CN201410241874.6
代 理 人：李海华
代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司 50212
摘 要：本发明公开了一种不平衡且谐波畸变电网电压下采用串联网侧变换器的双馈感应风电系统总输出有功功率波动抑制方法，本方法涉及对串联网侧变换器、并联网侧变换器以及电机侧变换器的控制。本发明串联网侧变换器所采用的电压控制器能够实现对定子负序、5次和7次谐波电压分量的快速抑制，确保了发电机的安全稳定运行，正向同步旋转坐标轴系下的并联网侧变换器参考电流指令包含了基波正序、负序、5次以及7次谐波电流分量，并联网侧变换器所采用的电流控制器能够同时实现对直流分量、2倍以及6倍频交流分量准确、快速调节，保证了该系统总输出有功功率无2倍、6倍频波动，有效改善了双馈感应风电系统所并电网的电能质量及所并电网的稳定性。
主 权 项：不平衡且谐波电压下双馈系统输出有功功率波动抑制方法，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ugabc以及双馈感应发电机定子三相电压信号usabc；A2)将采集的电网三相电压信号ugabc经过数字锁相环PLL后得到电网正序电压电角度θg+以及同步电角速度ω；A3)将采集的电网三相电压信号ugabc、发电机定子的三相电压信号usabc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，即ugαβ，usαβ；A4)采用电网正序电压定向方式，将步骤A3所得ugαβ经相序分离模块，分别提取出正向同步角速度旋转坐标轴系下电网电压基波正序分量反向同步角速度旋转坐标轴系下电网电压负序分量
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
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
A5)采用电网正序电压定向方式，将步骤A3所得usαβ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角速度旋转坐标轴系下dq轴分量
A6)在正向同步角速度旋转坐标轴系下，将步骤A4得到的
和步骤A5得到的
两者的差值送入电压控制器进行调节；A7)将步骤A6电压控制器的输出作为串联网侧变换器抑制定子负序及谐波电压的控制电压useriesdq；A8)将步骤A7所得到的串联网侧变换器控制电压useriesdq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useriesαβ；A9)将步骤A8所得的串联网侧变换器控制电压useriesαβ和直流侧电压Udc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ugabc，电流霍尔传感器采集双馈感应发电机定子三相电流信号isabc以及并联网侧变换器的三相电流信号igabc；B2)利用电压霍尔传感器采集直流侧电压信号Udc；B3)将B1采集的电网三相电压信号以及双馈感应发电机定子、并联网侧变换器的三相电流信号分别经静止三相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坐标轴系下的电压、电流信号，即ugαβ，isαβ，igαβ；B4)将步骤B3得到的ugαβ，isαβ，igαβ分别经静止两相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，得到电网电压以及定子、并联网侧变换器电流在正向同步角速度旋转坐标轴系下dq轴分量
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
计算公式为
其中：
表示并联网侧变换器维持直流母线电压稳定所需的平均有功功率指令，
为直流母线电压给定值，Kpu和Kiu分别为直流母线电压调节器比例系数和积分系数；B6)并联网侧变换器采用正序电网电压定向于d轴，则
将步骤A4、B4、B5所得
送入并联网侧变换器参考电流指令计算模块，获得正向同步角速度旋转坐标轴系下包含基波正序、负序以及谐波成分在内的并联网侧变换器参考电流指令
B7)将步骤B6所得
和B4所得
的差值送入电流控制器进行调节，电流控制器输出为
B8)根据步骤B4、B6所得到
及步骤B7电流控制器的输出
计算并联网侧变换器控制电压
B9)将B8所得并联网侧变换器控制电压
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ucαβ；B10)将步骤B9所得的并联网侧变换器控制电压ucαβ和直流侧电压Udc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Udc通过空间矢量调制产生电机侧变换器PWM驱动信号；所述步骤A4)包括以下子步骤：A4.1)将ugαβ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，再经过2ω、6ω陷波器滤波后得到电网电压正序分量在正向同步角速度旋转坐标轴系下dq轴?分量
A4.2)将ugαβ经静止两相αβ坐标轴系到反向同步角速度旋转坐标轴系的恒功率变换，再经过2ω、4ω、8ω陷波器滤波后得到电网电压负序分量在反向同步角速度旋转坐标轴系下dq轴分量
A4.3)将ugαβ经静止两相αβ坐标轴系到5倍同步角速度反向旋转坐标轴系的恒功率变换，再经过4ω、6ω、12ω陷波器滤波后得到电网电压5次谐波分量在5倍同步角速度反向旋转坐标轴系下dq轴分量
A4.4)将ugαβ经静止两相αβ坐标轴系到7倍同步角速度正向旋转坐标轴系的恒功率变换，再经过6ω、8ω、12ω陷波器滤波后得到电网电压7次谐波分量在7倍同步角速度正向旋转坐标轴系下dq轴分量
所述步骤B6)包括以下步骤：B6.1)计算并联网侧变换器基波正序、负序电流参考指令：
其中
根据电网的无功需求而设定；B6.2)计算并联网侧变换器5次、7次谐波电流参考指令为：
其中
B6.3)将计算得到的并联网侧变换器负序、5次、7次谐波电流指令，即：
分别经反向同步角速度旋转坐标轴系、5倍同步角速度反向旋转坐标轴系、7倍同步角速度正向旋转坐标轴系到正向同步角速度旋转坐标轴系恒功率变换，可分别得到正向同步角速度旋转坐标轴系下并联网侧变换器负序、5次、7次谐波电流给定值
再将
与并联网侧变换器基波正序电流指令
相加，可得正向同步角速度旋转坐标轴系下并联网侧变换器的电流指令
即：
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法律状态：生效
IPC专利分类号：H02J3/38;H02J3/00;H02J3/24;H02J3/00;H;H02;H02J;H02J3;H02J3/38;H02J3/00;H02J3/24;H02J3/00