本发明专利技术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。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用串联网侧变换器的双馈感应风力发电系统技术改进，特别是涉及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，属于电力控制
。
技术介绍
随着电力系统中不平衡或非线性负载的大量出现,尤其对于某些非对称故障而言，电网电压中会同时出现不平衡和谐波畸变两种不利的扰动，对于接入弱电网的远距离风电场而言，这两种扰动共存的可能性更大。电网电压的不平衡且谐波畸变会导致DFIG定子电压出现不平衡且畸变，进而造成定、转子电流不平衡且畸变，发电机输出功率、电磁转矩以及系统输出有功功率的波动，将严重影响发电机的安全稳定运行及系统馈入电网的电能质量。另一方面，对于大型并网双馈感应风电系统，若其励磁控制策略中缺乏考虑不平衡和谐波畸变电网电压的影响，将可能使得发电机系统因过电压和过电流而从电网中解列，这将无法满足现代电力系统对风电并网的要求。目前已有学者就不平衡且谐波畸变电网电压下DFIG系统的运行行为与控制策略展开了研究，如已公开的下列文献:(I)Xu H, Hu J, He Y.1ntegrated Modeling and Enhanced control of DFIG underunbalanced and distorted grid voltage conditions[J].1EEE Transactions on EnergyConversion, 2012, 27(3):725-736.(2) Hu J, Xu H, He Y.Coordinated control of DFIG，s RSC and GSC undergeneralized unbalanced and distorted grid voltage conditions [J].1EEE Transactionson Industrial Electronics, 2013, 60 (7): 2808-2819.文献(I)提出在正向同步旋转坐标轴系下采用比例积分-双频谐振控制器来实现对转子基波电流和谐波电流的无静差跟踪控制，进而提出抑制定子输出有功功率波动，实现定子或转子电流平衡且无畸变，消除电磁转矩波动四个控制目标。所述的控制策略均由于转子电流控制变量的限制无法同时保证定、转子电流平衡无畸变，因此定、转子绕组不均衡发热和谐波损耗或定子功率及电磁转矩波动在DFIG中仍然存在。此外，由于网侧变换器的存在，所提控制策略不能实现对系统总输出有功功率波动的抑制。文献(2)提出利用正向同步旋转轴系下的比例积分-双频谐振控制器来协调控制转子侧变换器和网侧变换器，以实现对电磁转矩和系统总输出有功功率波动的抑制，所述控制策略下定、转子电流同时存在不平衡且谐波畸变，因此定、转子绕组的额外发热仍然存在，这将影响绕组绝缘材料的寿命。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供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，该控制方法在保证发电机安全稳定运行的同时亦实现了对DFIG系统总输出有功功率波动的抑制。本专利技术的技术方案是这样实现的: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:Al)利用电压霍尔传感器采集电网三相电压信号Ugabe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Ugabe经过数字锁相环PLL后得到电网正序电压电角度9g+以及同步电角速度ω ；A3)将采集的电网三相电压信号u一。、发电机定子的三相电压信号Usabe分别经过静止三相abc坐标轴系到静止两相α β坐标轴系恒功率变换，转换为静止两相α β坐标轴系下电压信号，即Uga 0, Usa 0 ；A4)采用电网正序电压定向方式，将步骤A3所得Ugne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I,q+、反向同步角速度旋转坐标轴系下电网电压负序分量《咖、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u ^iq5.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Usae经静止两相α β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 ?AS)将步骤A7所得到的串联网侧变换器控制电压IWiesdq经正向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相α β坐标轴系的恒功率变换，可得到静止两相α β坐标轴系下控制电压 Useries α β ?Α9)将步骤AS所得的串联网侧变换器控制电压Useriesa 0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:BI)利用电压霍尔传感器采集电网三相电压信号u一。，电流霍尔传感器采集双馈感应发电机定子三相电流信号isab。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BI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α β坐标轴系恒功率变换后，转换为静止两相α β坐标轴系下的电压、电流信号，即1^0，13。0，18。0 ；B4)将步骤B3得到的Uga e，isa e，iga 0分别经静止两相α β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1 ，4dq；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本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，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Pg_av*=(Kpu+Kiu/s)(Udc*-Udc)·Udc*]]>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。...
【技术特征摘要】
1.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，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: Al)利用电压霍尔传感器采集电网三相电压信号ugab。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Ugab。经过数字锁相环PLL后得到电网正序电压电角度θ8+以及同步电角速度ω ； A3)将采集的电网三相电压信号Ugab。、发电机定子的三相电压信号Usabe分别经过静止三相abc坐标轴系到静止两相α β坐标轴系恒功率变换，转换为静止两相α β坐标轴系下电压信号，即uga e, usa e ； Α4)采用电网正序电压定向方式，将步骤A3所得Ugae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W*、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^；7+; Α5)采用电网正序电压定向方式，将步骤A3所得Usae经静止两相α β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Mg+dq+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 ? AS)将步骤A7所得到的串联网侧变换器控制电压Uswiesdq经正向同步角速度旋转坐标轴系到静止两相α β坐标轴系的恒功率变换，可得到静止两相α β坐标轴系下控制电压U0.以series α β > Α9)将步骤AS所得的串联网侧变换器控制电压Uswiesae和直流侧电压Ud。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: BI)利用电压霍尔传感器采集电网三相电压信号u一。，电流霍尔传感器采集双馈感应发电机定子三相电流信号isab。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BI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α β坐标轴系恒功率变换后，转换为...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚骏，杜红彪，周特，李清，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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