一种不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法技术

本发明专利技术属于风力发电技术领域，公开了一种不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法；包括：对转子侧电压和电流量进行控制，产生相应的转子电压和电流量，实现设定控制目标；在正序SRF和负序SRF中分别对正序分量和负序分量进行控制，实现双电流控制。本发明专利技术有效地解决了由于电网各相阻抗的不对称性、线路破损、绝缘老化等原因，在风力发电机连接点处出现不平衡现象的问题。减少了电网电压的不平衡对电机的正常运行造成的影响，使电网电压不会进一步恶化。

【技术实现步骤摘要】
一种不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法
本专利技术属于风力发电
，尤其涉及一种不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法。
技术介绍
由于风能资源分布的特殊性，使得风力发电多位于偏远地区，通常需要较长的电力传输线用来输送风场的电能，这一方面使得风场接点处电网相对较为薄弱；另一方面由于电网各相阻抗的不对称性、线路破损、绝缘老化等原因，会在风力发电机连接点处出现不平衡现象。电网电压的不平衡给电机的正常运行造成影响，如不采取相应的控制措施这些不平衡影响会进一步恶化电网电压。对双馈型风力发电机而言，由于其定子直接与电网相连，因此电网电压的不平衡也会直接影响到双馈电机的运行状态。目前的控制策略有三种，其一：通过在双馈电机的定子接入回路中引入串联变流器，其二：通过网侧变流器的控制使其具有STATCOM特性，以对定子电压进行补偿，克服电网电压不平衡对双馈电机定子端电压造成的影响；其三：通过控制双馈电机转子电流或转子电压，从双馈电机本身的控制实现双馈电机的抗电网电压不平衡运行特性。其中第一类、第二类的控制重点在于网侧变流器或者附加定子电路串联变流器的控制，而没有涉及到双馈电机本身的控制，第三种控制策略中，应用对称矢量法在双同步旋转坐标系(SRF)分析电网电压不平衡条件下双馈风机的运行特性，在不考虑零序分量的情况下在每个旋转坐标系中的控制均为直流量的控制，控制系统设计相对较为容易。第一类和第二类控制没有涉及双馈电机本身的运行特性和相应的控制策略，只是单纯对网侧变流器的控制或者仅仅引入串联变流器。第三类控制包括单SRF控制方法和双SRF控制方法，单SRF控制方法由于采用同步旋转坐标系使得转子电流或电压矢量中出现频率为电网频率两倍的交流成份，不利于控制系统的设计。而双SRF控制方法在不考虑零序分量的情况下在每个旋转坐标系中的控制均为直流量的控制，控制系统相对较为容易。综上所述，现有技术存在的问题是：风场接点处电网相对较为薄弱；电网各相阻抗的不对称性、线路破损、绝缘老化等在风力发电机连接点处出现不平衡现象，给电机的正常运行造成影响。会造成定子电流及绕组发热的不平衡，使电机的电磁转矩及定子功率中出现2次脉动量，损耗增大，发热增多，以及由于转矩脉动所引发的齿轮箱和机械传输轴的疲劳损耗。由于电网电压负序分量的存在，会进一步恶化电网电压，从而降低了风力发电的电能质量。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法。本专利技术是这样实现的，一种不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法正序电压加在定子绕组上产生正序电流，此电流产生与转子同向旋转的旋转磁场；负序电压加在定子绕组上产生负序电流，并激励一个与转子旋转方向相反的旋转磁场。依据对称分量法，根据双馈电机在正负SRF中的数学模型，分别在正负SRF中对转子电流的正序分量和负序分量进行控制。以消除定子侧有功功率和电磁转矩的二次波动量为控制目标，实现双电流控制。包括以下步骤：步骤一，对转子侧电压和电流量进行控制，产生相应的转子电压和电流量，实现设定控制目标；步骤二，在正序SRF和负序SRF中分别对正序分量和负序分量进行控制，实现双电流控制。进一步，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法根据双馈电机在正SRF中的数学模型式和在负SRF中的数学模型式，分别在正SRF和负SRF中对转子电流的正序量和负序量进行控制，其中转子电流的正序量的参考量由双馈电机平均有功功率和平均无功功率的控制作用进行设定，而转子电流负序量则由相应的不平衡控制目标进行设定。进一步，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法的定子无功功率的2次脉动量的幅值为：其中，分别表示正负序SRF中定子电压的正序矢量和负序矢量，分别表示正负序SRF中定子电流的正序矢量和负序矢量，分别表示正负序SRF中定子磁链的正序矢量和负序矢量。分别表示定子磁链在正同步旋转坐标系dnqn中的d轴，q轴分量。定子磁链在正同步旋转坐标系dpqp中的d轴，q轴分量。Psc2，Pss2，Qsc2，Qss2分别表示双馈电机定子侧有功功率和无功功率的二次脉动量的幅值。Pso，Qso分别表示定子侧有功功率和无功功率的平均值。Ls，Lr，Lm为定、转子绕组自感及互感；当转子电流的正序量和分别用作定子侧有功功率的平均值Ps0或电磁转矩的平均值Te0和无功功率的平均值Qs0控制时，通过对转子电流的负序量和的控制，实现对定子侧无功功率2次脉动量的幅值Qsc2和Qss2的控制；由双馈电机无功功率2次脉动量Qsc2、Qss2和电磁转矩2次脉动量Tec2、Tes2，通过对无功功率2次脉动量Qsc2和Qss2的控制，实现对电磁转矩波动量Tec2、Tes2的控制。进一步，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法的控制目标所需转子电流幅值的最大值为：在和一定的情况时，转子侧电流的幅值取决于电网电压不平衡度εu。进一步，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法的dpqp坐标系中转子电压的控制方程如下：其中：进一步，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法的坐标系dpqp中转子电压的控制方程为：其中：本专利技术的优点及积极效果为：有效地解决了由于电网各相阻抗的不对称性、线路破损、绝缘老化等原因，在风力发电机连接点处出现不平衡现象的问题；减少了电网电压的不平衡对电机的正常运行造成的影响，使电网电压不会进一步恶化。用双SRF控制策略后,通过与常规控制方法的对比，得出此控制策略对于定子侧无功功率Qs电磁转矩Te和总机械功率Pm的2次脉动量均得到了较好的抑制。附图说明图1是本专利技术实施例提供的不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法流程示意图。图2是本专利技术实施例提供的电网电压不平衡条件下双馈电机的双SRF控制结构图。图3是本专利技术实施例提供的对比示意图。图中：(a)双SRF控制下定子侧无功功率Qs；(b)常规矢量控制下定子侧无功功率Qs；(c)双SRF控制下电磁转矩Te；(d)常规矢量控制下电磁转矩Te；(e)双SRF控制下的总机械功率Pm；(f)常规矢量控制下总机械功率Pm。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。下面结合附图对本专利技术的结构作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法包括以下步骤：S101：对转子侧电压和电流量进行控制，产生相应的转子电压和电流量，实现设定控制目标；S102：在正序SRF和负序SRF中分别对正序分量和负序分量进行控制，实现双电流控制。其中转子电流的正序量的参考量由双馈电机平均有功功率(平均电磁转矩)和平均无功功率的控制作用进行设定，而转子电流负序量则由相应的不平衡控制目标进行设定。本专利技术实施例提供的不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法具体包括以下步骤：双SRF控制是依据对称分量法，根据双馈电机在正SRF中的数学模型式和在负SRF中的数学模型式，分别在正SRF和负SRF中对转子电流的正序量和负序量进行控制，其中转子电流的正序量的参考量由双馈电机平均有功功率(平均电磁转矩)和平均无功功率的控制作用进行设定，而转子电流负序量则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法，其特征在于，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法的正序电压加在定子绕组上产生正序电流，电流产生与转子同向旋转的旋转磁场；负序电压加在定子绕组上产生负序电流，并激励一个与转子旋转方向相反的旋转磁场；依据对称分量法，根据双馈电机在正负SRF中的数学模型，分别在正负SRF中对转子电流的正序分量和负序分量进行控制；消除定子侧有功功率和电磁转矩的二次波动量为控制目标，实现双电流控制。

【技术特征摘要】
1.一种不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法，其特征在于，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法的正序电压加在定子绕组上产生正序电流，电流产生与转子同向旋转的旋转磁场；负序电压加在定子绕组上产生负序电流，并激励一个与转子旋转方向相反的旋转磁场；依据对称分量法，根据双馈电机在正负SRF中的数学模型，分别在正负SRF中对转子电流的正序分量和负序分量进行控制；消除定子侧有功功率和电磁转矩的二次波动量为控制目标，实现双电流控制。2.如权利要求1所述的不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法，其特征在于，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法包括以下步骤：步骤一，对转子侧电压和电流量进行控制，产生相应的转子电压和电流量，实现设定控制目标；步骤二，在正序SRF和负序SRF中分别对正序分量和负序分量进行控制，实现双电流控制。3.如权利要求1所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法，其特征在于，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法根据双馈电机在正SRF中的数学模型式和在负SRF中的数学模型式，分别在正SRF和负SRF中对转子电流的正序量和负序量进行控制，其中转子电流的正序量的参考量由双馈电机平均有功功率和平均无功功率的控制作用进行设定，而转子电流负序量则由相应的不平衡控制目标进行设定。4.如权利要求1所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法，其特征在于，所述不平衡电网电压下双馈风机的双SRF控制方法的定子无功功率的2次脉动量的幅值为：其中，分别表示正负序SRF中定子电压的正序矢量和负序矢量，分别表示正...

【专利技术属性】
技术研发人员：于惠钧，田淑慧，闵婕，荣俊梅，李林，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43