双馈风力发电机并网控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双馈风力发电机并网控制方法，包括步骤：获取电网电压Ug、定子三相电压Us、转子三相电流Ir及转子位置角θm；变换到同步旋转坐标系；电网电压相位外环控制；电网电压幅值外环控制；转子电流内环控制；判断定子电压与电网电压的幅值误差εv、相位误差εθ及持续周波是否在设定范围内，如果是，则并网接触器合闸实现并网。本发明专利技术实施例的控制方法简单易行，稳定可靠。简化了控制器的结构，易于实现。在实现同步并网的同时，也实现了转子电流的解耦控制，为并网后切换至有功、无功功率的解耦控制模式提供了便利性。在并网后模式切换时，采用了状态参数传递的方式，实现了功率模式的平滑切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电
，具体涉及一种。
技术介绍
并网型变速恒频双馈感应风力发电机是一种应用最为广泛的风力发电机组，与其配套的背靠背式双PWM交直交转子励磁技术也是目前应用于风力发电机组中最成熟的技术之一。风能的高效利用已经成为目前研究的热点，在风速达到切人风速时，如何快速可靠的实现风力发电机组的同步并网，如何减小并网冲击电流，也已有不少研究。针对并网型变速恒频双馈感应风力发电机，目前应用比较广泛的有两种并网技术，一种为定子并网技术，一种为转子软并网技术。定子并网技术通常应用于理想电网条件下的风电机组并网；而 转子软并网技术通常应用于在运行过程中发生低电压跌落，风力发电机组变流器实现重启的过程中。而关于定子并网技术，由于应用最为广泛，也已有不少专利申请做出了详细介绍，例如公开号为CN102005782A的专利文件中公开了一种双馈风力发电机的并网控制方法，该申请提供了一种通过电网外环和电流内环的双闭环控制方式实现定子电压幅值对电网电压幅值的跟踪，但该申请是在假设转子初始位置已知的情况下实现的，此外电压幅值外环采用了比例积分调节器(PI调节器)加前馈项的控制方式，这样将引起电流给定在起步阶段的阶跃冲击，此外，在跟踪的过程中，由于PI调节器中比例系数Kp的存在，将增加跟踪的调节过程，不利于柔性并网。同样，公开号为CN101499665A的专利文件也是在转子初始位置已知的情况下实现并网，均未考虑到转子初始位置未知的情景。再例如，公开号为CN101267117A的中国专利文件中公开了一种变速恒频双馈风力发电系统及其并网控制方法，该申请提供了一种基于电压幅值补偿器和转子位置角补偿器的并网技术实现风力发电机组的同步并网。其电压幅值补偿器以电网电压和定子电压幅值分别作为PI调节器的参考值和反馈值进行调节控制，输出作为励磁电流的幅值；而转子位置角补偿器以转矩电流作为控制对象，通过PI调节器将转矩电流控制为0，以确保转子位置角正确。采用了双外环、双内环的控制策略，实现了对电网电压幅值和相位的跟踪，但是，由于其在通过转子位置角补偿进行电网电压相位跟踪时，未有定子电压相位和电网电压相位的对比反馈，存在一定的风险，尤其在定子相序错误的时候，有可能在并网过程中，由于冲击电流过大而引起并网失败。由于并网失败或并网时间过长而造成的风电机组利用效率低下，已经成为风电场越来越不容忽视的问题。缩短并网同步时间，减小并网冲击电流，提高并网可靠性，保证风力发电机组的安全运行已成为并网技术的重要议题。
技术实现思路
本专利技术提供一种，能够解决在转子初始位置未知的情况下实现电网电压幅值、相位外环控制以及实现转子电流的内环控制。本专利技术提供一种，包括步骤A :获取电网电压Ug、定子三相电压Us、转子三相电流I,及转子位置角0m;B :将电网电压Ug、定子三相电压Us、转子三相电流I,分别变换到同步旋转坐标系;C :以电网电压Ug与定子三相电压Us相对于静止坐标系a轴的相位0 i与相位0 s分别作为纯积分器输入端上的参考给定值与反馈值，将该纯积分器的输出作为转子初始位置角Qtl并与电网相位角Q1和转子位置角经加法器叠加，获取转子三相电流L转换到同步旋转坐标系的坐标变换相位角e slip，形成电网电压相位外环控制； D :将电网电压d轴分量Ugd与定子三相电压d轴分量Usd分别作为纯积分器输入端的参考给定值与反馈值，将该纯积分器的输出作为转子电流q轴分量的参考给定值r ，设定转子电流d轴分量的参考给定值I、为0，形成电网电压幅值外环控制；E :将转子电流q轴分量的参考给定值I、与转子电流q轴分量反馈值Ini经加法器输出至比例积分调节器得到转子电压q轴分量的给定值将转子电流d轴分量的参考给定值rri与转子电流d轴分量反馈值Iri经加法器输出至比例积分调节器得到转子电压d轴分量的给定值U。，形成转子电流内环控制；F :判断定子电压与电网电压的幅值误差、相位误差￡ 0及持续周波是否在设定范围内，如果是，则并网接触器合闸实现并网。优选地，所述步骤F中并网接触器合闸实现并网后还包括步骤将系统切换至功率解耦控制模式。优选地，所述步骤F中幅值误差ev小于10V，相位误差e 0小于5°，持续周波大于5周。上述技术方案可以看出，由于本专利技术实施例采用双外环单内环的控制方式，实现对电网电压幅值与相位的外环控制，因此本专利技术实施例的控制方法与传统的控制方法相t匕，简单易行，稳定可靠。在外环控制器上，采用了纯积分控制器，简化了控制器的结构，易于实现。在实现同步并网的同时，也实现了转子电流的解耦控制，为并网后切换至有功、无功功率的解耦控制模式提供了便利性。在并网后模式切换时，采用了状态参数传递的方式，实现了功率模式的平滑切换。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图I为本专利技术实施例中的流程图；图2为本专利技术实施例中双馈风力发电机并网控制的原理框图；图3为本专利技术实施例中电网电压幅值跟踪外环的控制原理框图；图4为本专利技术实施例中电网电压相位跟踪外环的控制原理框图；图5为本专利技术实施例中定子CisPs坐标系、转子％ I坐标系与同步旋转dq坐标系的关系图；图6为本专利技术实施例并网后系统由电网电压同步跟踪模式切换至有功、无功功率解耦控制的原理框图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种，如图I所示，该方法包括步骤11 :获取电网电压Ug、定子三相电压Us、转子三相电流I,及转子位置角0m。 本步骤中，利用两组两个电流传感器采集两相转子电流信号Ira、Irb和两相定子电流信号Isa、Isb，并通过计算获得第三相转子电流信号I,。和第三相定子电流信号Is。，两组4个电压传感器采集电网线电压信号U一、Ugb。和定子线电压信号Usab、Usb。，并通过计算获得三相电网电压信号Uga、Ugb、Ugc和定子电压信号Usa、Usb、Usc ;利用一个增量式光电码盘获得转子位置角信号。步骤12 :将电网电压Ug、定子三相电压Us、转子三相电流I,分别变换到同步旋转坐标系。 本步骤中，在二维三轴坐标系下电网电压Ug、定子三相电压Us、转子三相电流I,经过clarke变换得到静止坐标系(a ^坐标系)下的各电压、电流值；在静止坐标系下，电网电压Ug、定子电压Us、转子电流L经过park变换得到同步旋转坐标系(dq坐标系)下的各电压、电流值。步骤13 :以电网电压Ug与定子三相电压Us相对于静止坐标系a轴的相位0 :与相位e s分别作为纯积分器输入端上的参考给定值与反馈值，将该纯积分器的输出作为转子初始位置角Qtl并与电网相位角Q1和转子位置角经加法器叠加，获取转子三相电流仁转换到同步旋转坐标系的坐标变换相位角0slip，形成电网电压相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双馈风力发电机并网控制方法，其特征在于，包括步骤 A :获取电网电压Ug、定子三相电压Us、转子三相电流I,及转子位置角0m; B :将电网电压Ug、定子三相电压Us、转子三相电流I,分别变换到同步旋转坐标系； C :以电网电压Ug与定子三相电压Us相对于静止坐标系a轴的相位0 i与相位匕分别作为纯积分器输入端上的参考给定值与反馈值，将该纯积分器的输出作为转子初始位置角Qtl并与电网相位角Q1和转子位置角经加法器叠加，获取转子三相电流L转换到同步旋转坐标系的坐标变换相位角0slip，形成电网电 压相位外环控制； D :将电网电压d轴分量Ugd与定子三相电压d轴分量Usd分别作为纯积分器输入端的参考给定值与反馈值，将该纯积分器的输出作为转子电流q轴分量的参考给定值，设定转子电流d轴分量的参考给定值I、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏胜，
申请(专利权)人：江苏吉泰科电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：