电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法技术
Optimization method of harmonic suppression for direct drive permanent magnet fan under voltage dissymmetry of power grid
The invention discloses an unbalanced grid fault under the direct drive permanent magnet wind machine harmonic suppression method, the implementation steps include: according to the motor side ABC three-phase current gain ABC three-phase static voltage; ABC three-phase compensation voltage according to the motor side ABC three-phase current extraction 5, 7 harmonic current and harmonic current suppression; the ABC three-phase static voltage and three-phase voltage phase compensation ABC control signal; the control signal through SVPWM modulation of PWM wave, the PWM wave control of direct drive permanent magnet wind turbine inverter to drive permanent magnet synchronous generator PMSG direct drive permanent magnet wind turbine. The present invention by extracting 5 and 7 harmonic current and harmonic current suppression after obtaining ABC three-phase compensation voltage to compensate ABC three-phase static voltage to generate a control signal, the harmonic components in the motor current to offset asymmetric fault, thereby greatly reducing the influence of inverter DC bus voltage on the side, to improve the motor current waveform. Good harmonic suppression effect.
【技术实现步骤摘要】
电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法
本专利技术涉及风力发电的直驱永磁风机技术，具体涉及一种电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法。
技术介绍
随着直驱永磁风机容量的增加，电网发生不对称故障时以及其他因素产生的高次谐波对电网的冲击也越来越严重，很小的不平衡电压将造成网侧电流的高度不平衡与畸变，进而导致直流侧母线电压发生振荡，间接的影响到机侧变流器的控制，引起永磁同步电机电磁转矩产生脉动，从而导致整个发电机组的输出功率发生振荡。已有直驱永磁风机在不对称故障下谐波抑制控制策略的缺点如下：(1)在不对称故障发生时，对电网电流进行正负序分解，分别在正序与负序两个同步坐标系下分别对电流控制，虽能消除不对称故障下直流母线电压波动，但由于对正负序进行分解，将在电流环产生延时和误差，降低系统反应速度，结构复杂，在线运算量大。(2)发生不对称故障时，直驱风电系统会产生大量谐波，这些谐波轻则影响电机发电效率和发热，重则导致电机损坏，由于产生谐波的因素也有较多，并且谐波含量随电机工作点不同而变化，传统的依据谐波产生因素单个补偿的方式比较复杂，对谐波电流抑制效果不够...
【技术保护点】
一种电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于实施步骤包括：1)根据电机侧abc三相电流isa,isb,isc通过PI‑R谐振控制器进行比例积分谐振控制获取abc三相静止电压vsa,vsb,vsc；2)根据电机侧abc三相电流isa,isb,isc提取5、7次谐波电流并进行谐波电流抑制后获取abc三相补偿电压uacom,ubcom,uccom；3)将abc三相静止电压vsa,vsb,vsc和abc三相补偿电压uacom,ubcom,uccom相加得到控制信号；4)将控制信号通过SVPWM调制得到PWM波，通过该PWM波控制直驱永磁风机的逆变器开关从而驱动直...
【技术特征摘要】
1.一种电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于实施步骤包括：1)根据电机侧abc三相电流isa,isb,isc通过PI-R谐振控制器进行比例积分谐振控制获取abc三相静止电压vsa,vsb,vsc；2)根据电机侧abc三相电流isa,isb,isc提取5、7次谐波电流并进行谐波电流抑制后获取abc三相补偿电压uacom,ubcom,uccom；3)将abc三相静止电压vsa,vsb,vsc和abc三相补偿电压uacom,ubcom,uccom相加得到控制信号；4)将控制信号通过SVPWM调制得到PWM波，通过该PWM波控制直驱永磁风机的逆变器开关从而驱动直驱永磁风机的永磁同步发电机PMSG。2.根据权利要求1所述的电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于，步骤1)的详细步骤包括：1.1)将电机侧abc三相电流isa,isb,isc经过abc/dq变换得到的d轴电流isd和q轴电流isq；1.2)将d轴电流isd和d轴给定电流isdref做差后输入PI-R谐振控制器、再与d解耦电压Δusd相加得到d轴电压vsd，将q轴电流isq和q轴给定电流isqref做差后输入PI-R谐振控制器、再与q解耦电压Δusq相加得到q轴电压vsq；1.3)将d轴电压vsd、q轴电压vsq经过dq/abc变换后得到abc三相静止电压vsa,vsb,vsc。3.根据权利要求2所述的电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于，步骤1.2)中d解耦电压Δusd的计算函数表达式如式(1)所示；q解耦电压Δusq的计算函数表达式如式(2)所示；Δusd＝-ωeLqisq(1)Δusq＝ωeLqisd+ωeψm(2)式(1)和式(2)中，Δusd为d解耦电压，Δusq为q解耦电压，ωe为电角速度，Lq为q轴电感，isq为q轴电流，isd为d轴电流，ψm为永磁体磁链。4.根据权利要求2所述的电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于，步骤1.2)中的PI-R谐振控制器为准比例积分谐振控制器。5.根据权利要求4所述的电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于，所述准比例积分谐振控制器的传递函数如式(3)所示；式(3)中，G(s)为传递函数，Kp为比例参数，Ki为积分参数，s为拉普拉斯算子，ω为谐振频率，ωc为准比例积分谐振控制器的截止频率。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于，步骤2)的详细步骤包括：2.1)根据电机侧abc三相电流isa,isb,isc提取dq旋转坐标系下的5次和7次谐波电流；2.2)对dq旋转坐标系下的5次和7次谐波电流进行电流抑制，分别得到dq同步旋转坐标系下的5次和7次谐波稳态电压；2.3)将dq同步旋转坐标系下的5次和7次谐波稳态电压通过dq/abc变换，得到abc三相补偿电压uacom,ubcom,uccom。7.根据权利要求6所述的电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于，步骤2.1)的详细步骤包括：将电机侧abc三相电流isa,isb,isc基于-5θ进行abc/dq坐标变换后分别通过低通滤波器LPF进行低通滤波得到dq旋转坐标系下的5次谐波电流d轴分量id5和q轴分量iq5，将电机侧abc三相电流isa,isb,isc基于-7θ进行abc/dq坐标变换后分别通过低通滤波器LPF进行低通滤波得到dq旋转坐标系下的7次谐波电流d轴分量id7和q轴分量iq7，其中θ为通过编码器得到的角度。8.根据权利要求7所述的电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于，所述abc/dq坐标变换的变换矩阵如式(4)所示；式(4)中，T3s/2r为abc/dq坐标变换的变换矩阵，θe为当前旋转坐标系的角度。9.根据权利要求6所述的电网电压不对称故障下直驱永磁风机谐波抑制优化方法，其特征在于，步骤2.2)的详细步骤包括：2.2.1)将dq旋转坐标系下的5次谐波电流的d轴分量id5和给定的值为0的5次谐波电流的d轴分量做差得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：高剑，黄守道，李良涛，李慧敏，罗德荣，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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