一种直驱式永磁同步发电机在不平衡及谐波电网下的协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种直驱式永磁同步发电机在不平衡及谐波电网下的协调控制方法。将一组三个进线电抗器分别串联到网侧变流器三相输入端，将一个网侧变流器、一个机侧变流器通过直流母线电容器实现背靠背式电气连接，将一个直驱式永磁同步发电机串联至机侧变流器输出端，从而构建出永磁风电机组；通过向网侧注入幅值相等、相位相反的谐波电流，并在机侧引入谐振控制器使永磁机组充当部分有源滤波器，可以实现在电网电压发生不平衡及谐波畸变时，抑制由非平衡和非线性负载引入公共耦合点的负序及谐波电流，同时抑制由网侧向机侧传递的脉动功率引起的电磁转矩振荡。

A Coordinated Control Method for Direct-Driven Permanent Magnet Synchronous Generator under Unbalanced and Harmonic Power Grid

The invention discloses a coordinated control method of a direct drive permanent magnet synchronous generator under unbalanced and harmonic power grids. A group of three incoming reactors are connected in series to the three-phase input of the grid-side converter, a grid-side converter and a machine-side converter are connected back-to-back by DC bus capacitor, and a direct-drive permanent magnet synchronous generator is connected in series to the output of the machine-side converter, thus a permanent magnet wind turbine is constructed by injecting equal amplitude and opposite phase to the grid-side. Harmonic current and resonant controller are introduced at the machine side to make permanent magnet unit act as part of active filter. When unbalanced voltage and harmonic distortion occur in power grid, negative sequence and harmonic current introduced by non-balanced and non-linear loads into common coupling points can be suppressed, and electromagnetic torque oscillation caused by pulsating power transmitted from the network side to the machine side can be suppressed.

【技术实现步骤摘要】
一种直驱式永磁同步发电机在不平衡及谐波电网下的协调控制方法
本专利技术涉及一种直驱式永磁同步发电机在不平衡及谐波电网下的协调控制方法，可作为基于永磁同步电机的风力发电系统在电网电压发生负序及谐波畸变时的改进控制方法。
技术介绍
随着能源危机和环境污染问题的严重并存，开发利用风能等可再生能源已经成为世界各国的共识，越来越多的国家把发展风电作为未来电力投资的重点。风力发电机主要有两种类型，即双馈感应发电机(doublyfedinductiongeneratorDFIG)和直驱式永磁同步发电机(directlydrivenpermanentmagnetsynchronousgeneratorD-PMSG)。目前基于DFIG的风电机组在风电市场上占据着主导地位，但是基于D-PMSG的风电机组由于其结构简单、维护成本低、功率密度高、运行可靠性高等优点，越来越受到人们的关注。近年来，尤其是基于D-PMSG的海上全直流风电场的快速建设，经济有效的大规模海上风能汇聚和传输方式已日益进入人们的视线。通过世界各国的风电并网规程来看，当电网出现一定的电压波动与闪变、三相不平衡、谐波畸变等故障时，要求风力发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直驱式永磁同步发电机在不平衡及谐波电网下的协调控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)构建永磁风电机组：将一组三个进线电抗器分别串联到网侧变流器三相输入端；将一个网侧变流器、一个机侧变流器通过直流母线电容器实现背靠背式电气连接；将一个直驱式永磁同步发电机D‑PMSG串联至机侧变流器输出端；(2)将永磁风电机组的网侧变流器采用在正序同步旋转坐标系下同时对正、负序电流进行控制的控制方法；(3)将永磁风电机组的机侧变流器采用电流单环控制并加入谐振控制器的控制方法。

【技术特征摘要】
1.一种直驱式永磁同步发电机在不平衡及谐波电网下的协调控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)构建永磁风电机组：将一组三个进线电抗器分别串联到网侧变流器三相输入端；将一个网侧变流器、一个机侧变流器通过直流母线电容器实现背靠背式电气连接；将一个直驱式永磁同步发电机D-PMSG串联至机侧变流器输出端；(2)将永磁风电机组的网侧变流器采用在正序同步旋转坐标系下同时对正、负序电流进行控制的控制方法；(3)将永磁风电机组的机侧变流器采用电流单环控制并加入谐振控制器的控制方法。2.根据权利要求1所述的一种直驱式永磁同步发电机在不平衡及谐波电网下的协调控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，网侧变流器的控制方法包括以下步骤：(2.1)测量网侧线电压Ugab、Ugbc、Ugca与网侧相电流Iga、Igb、Igc；(2.2)将步骤(2.1)测得的线电压转换为相电压Uga、Ugb、Ugc；(2.3)通过锁相环模块得到基波电网角频率ω＝2πfN，fN为电网频率，对ω进行积分运算得到电网角度信号θ；(2.4)将网侧相电压根据电网角度信号θ进行正、负序的同步坐标变换，得到各同步参考坐标系下d、q轴分量将网侧相电流根据电网角度信号θ进行正序同步坐标变换，得到正序同步参考坐标系下d、q轴分量(2.5)将步骤(2.4)得到的各同步参考坐标系下d、q轴分量通过功率方程得到正序坐标系下的电流参考值由于网侧变流器的控制目标为抑制负序、谐波电流，因此网侧控制器的负序电流指令值五次谐波电流指令值七次谐波电流指令值应设置为零；(2.6)将步骤(2.5)得到的各电流参考值之和与正序同步参考坐标系下的网侧电流相减，得到网侧电流误差信号ΔIgdq；(2.7)将步骤(2.6)得到的网侧电流误差信号ΔIgdq送入比例积分谐振(PI-R)控制器进行调节，并加入前馈补偿项，得到网侧电压信号Vgd...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海亮，王诗楠，张禹风，赵仁德，王艳松，何金奎，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37