本发明专利技术涉及一种基于混杂系统的风电直流母线电压稳定控制器及控制方法，在基于固态变压器的新型永磁风电并网系统的低压直流侧，通过双向DC-DC变换单元加入超级电容器，建立基于Boost电路建立混杂系统模型，并引入类滑模控制策略，利用超级电容器的快速充放电特性，提高直流电压的稳定性，本发明专利技术还包括了其控制实现方法，该并网系统直流侧电压波动、超级电容器充放电电压和充放电电流变小，实现快速准确的抑制风电系统直流母线电压波动，改善其并网的电能质量和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，在基于固态变压器的新型永磁风电并网系统的低压直流侧，通过双向DC-DC变换单元加入超级电容器，建立基于Boost电路建立混杂系统模型，并引入类滑模控制策略，利用超级电容器的快速充放电特性，提高直流电压的稳定性，本专利技术还包括了其控制实现方法，该并网系统直流侧电压波动、超级电容器充放电电压和充放电电流变小，实现快速准确的抑制风电系统直流母线电压波动，改善其并网的电能质量和稳定性。【专利说明】
本专利技术涉及一种风电直流母线电压稳定控制技术，尤其是涉及一种。
技术介绍
在风力发电系统中，当风速变化强烈时，将造成直流侧电压较为剧烈的波动，进而影响并网电压的稳定。此外，电网电压的跌落将引起风电系统直流侧电压波动，甚至引起发电机侧变流器功率失衡，风电机组脱网，对电网的稳定性和电能质量构成威胁，造成巨大损失。从以上两个问题可以看出，为了保证联网的稳定性和电能质量，抑制风电系统直流侧电压的波动是关键。因此本专利技术在低压直流侧并联超级电容器，在风力发电系统中通过双向DC-DC变换器对超级电容器快速充放电来恢复并维持直流母线电压。而DC-DC变换器的拓扑结构及其控制方法对减少变换器工作状态转换过程中的超调，抑制直流母线电压波动具有重要的意义。DC-DC变换器常用状态空间平均或电路平均的小信号法作为主要建模与分析的方法。此方法便于系统稳定性分析以及控制器的设计，但由于小信号模型是通过忽略模型中高次项近似得到，因此当系统面对大信号扰动时(如电网电压跌落)，此方法具有局限性。近年来，由于运用混杂系统理论建模精度高，无需近似处理，混杂系统被越来越多地应用于DC-DC变换器的建模和控制。文献马皓，祁峰，张霓.基于混杂系统的DC-DC变换器建模与控制.中国电机工程学报，2007，27 (36):92-96.建立了DC-DC变换器在连续工作模式下混杂系统模型，提出一种基于李雅普诺夫的稳定条件的新型类滑模控制策略；文献M0SS0BA J.TjKREIN PT.Exploration of Deadbeat Control forDC-DCconverters as hybrid system.Proceedings of36th IEEE Power ElectronicsSpecialists Conference Brail:IEEE,2005 ； 1004-1010.使用包括滑模控制与边界开关控制在内的几何控制方法，得出混杂系统定义下二维变量DC-DC变换器的deadbeat的控制策略。但这些建模方法和控制策略都没有运用到风力发电并网系统中，没有与实际系统结合。专利《一种永磁同步风力发电机并网系统》(申请公布号为CN103219740)提出了一种基于固态变压器的风力发电系统，在储能部分，对DC-DC变换器的控制简单的采用PI控制，控制效果一般，同时只仿真了超级电容器充电的情况，不能充分体现超级电容器快速充放电特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是维持风电系统在大信号扰动时直流母线电压稳定，通过提供一种，在基于固态变压器的新型永磁风电并网系统的低压直流侧，通过双向DC-DC变换单元加入超级电容器，建立基于Boost电路建立混杂系统模型，并引入类滑模控制策略，利用超级电容器的快速充放电特性，提高直流电压的稳定性，本专利技术还包括了其控制实现方法，该并网系统直流侧电压波动、超级电容器充放电电压和充放电电流变小，实现快速准确的抑制风电系统直流母线电压波动，改善其并网的电能质量和稳定性。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于混杂系统的风电直流母线电压稳定控制器，该控制器接在低压直流侧，其特征在于，所述的控制器包括双向DC-DC变换单元和超级电容单元，所述的双向DC-DC变换单元由两个开关器件Tl和T2同向串联组成双向半桥Buck-Boost电路，其两端分别连接低压直流侧电容C的两端，所述的超级电容单元包括电感L、电阻Rs。和超级电容Cs。，所述的电感L、电阻Rs。和超级电容Cs。依次串联后并联在开关器件T2两端。所述的开关器件为IGBT、IGCT或电力MOSFET。一种基于混杂系统的风电直流母线电压稳定控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:I)建立DC-DC变换器混杂系统模型根据耗散的端口受控哈密顿系统，连续工作模式下的DC-DC变换器表示为:【权利要求】1.一种基于混杂系统的风电直流母线电压稳定控制器，该控制器接在低压直流侧，其特征在于，所述的控制器包括双向DC-DC变换单元和超级电容单元，所述的双向DC-DC变换单元由两个开关器件Tl和T2同向串联组成双向半桥Buck-Boost电路，其两端分别连接低压直流侧电容C的两端，所述的超级电容单元包括电感L、电阻Rs。和超级电容Cs。，所述的电感L、电阻Rs。和超级电容Cs。依次串联后并联在开关器件T2两端。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述的开关器件为IGBT、IGCT或电力MOSFET。3.—种权利要求1所述的基于混杂系统的风电直流母线电压稳定控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)建立DC-DC变换器混杂系统模型 根据耗散的端口受控哈密顿系统，连续工作模式下的DC-DC变换器表示为: 4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在DC-DC变换器的控制上加入类滑模控制。【文档编号】H02J3/28GK103812127SQ201410064509【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日 【专利技术者】张明锐, 李元浩 申请人:同济大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于混杂系统的风电直流母线电压稳定控制器，该控制器接在低压直流侧，其特征在于，所述的控制器包括双向DC‑DC变换单元和超级电容单元，所述的双向DC‑DC变换单元由两个开关器件T1和T2同向串联组成双向半桥Buck‑Boost电路，其两端分别连接低压直流侧电容C的两端，所述的超级电容单元包括电感L、电阻Rsc和超级电容Csc，所述的电感L、电阻Rsc和超级电容Csc依次串联后并联在开关器件T2两端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张明锐，李元浩，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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