專利名稱：一種電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機控制結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，具體為一種電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機控制結構。
背景技術：
當電網(wǎng)電壓發(fā)生不對稱驟升時，其暫態(tài)過程也會對雙饋發(fā)電機的定、轉子形成強烈的電流、電壓沖擊，給發(fā)電機的正常運行造成影響，如損耗增大、發(fā)熱增多、轉矩脈動以及由于轉矩脈動所引起的齒輪箱和機械傳動軸的疲勞損耗、無功功率脈動等，如果不采取相應的控制措施這些不對稱影響會進一步惡化電網(wǎng)電壓，國家電網(wǎng)公司已頒布風電場接入電網(wǎng)技術規(guī)定，明確要求當風電場并網(wǎng)點的負序電壓不平衡度達2%、短時達4%情況下，風電機組應能持續(xù)不脫網(wǎng)正常運行。而在電力系統(tǒng)中，除了穩(wěn)態(tài)不對稱故障以外，還包括暫態(tài)的不對稱故障，會引起更嚴重的不平衡電網(wǎng)電壓，造成變流器的過電流或直流母線電壓過高，對變流器的安全造成極大的威脅。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機控制結構。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為:一種電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機控制結構，用于在電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機的高電壓穿越控制，其特征在于:包括定子正負序電流坐標變換單元、轉子正負序電流坐標變換單元、轉子d、q軸正序電流PI控制單元、轉子d、q軸正序電壓反變換單元、轉子d、q軸負序電流PI控制單元、轉子d、q軸負序電壓反變換單元,定子d、q軸負序電流PI控制單元，電壓空間矢量調(diào)制單元；其中:所述轉子正序電流坐標變換單元用于根據(jù)轉差角度9 -1，將所述雙饋風力發(fā)電機的轉子側三相交流電流i,a、irt、ir。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的d軸正序電流& q軸正序電流&，其中￥為正序電網(wǎng)電壓角度，吣為轉子電角度；所述轉子負序
電流坐標變換單元用于根據(jù)轉差角度0:-e,，將所述雙饋風力發(fā)電機的轉子側三相交流電
流iM、irb, irc從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的d軸負序電流/ /、q軸負序電流<，其中％為負序電網(wǎng)電壓角度，9 r為轉子電角度；所述定子正序電流坐標變換單元用于根據(jù)正序電網(wǎng)電壓角度ef，將所述雙饋風力發(fā)電機的定子側三相交流電流isa、 isb、is。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的d軸正序電流&、q軸正序電流< ;所述定子負序電流坐標變換單元用于根據(jù)負序電網(wǎng)電壓角度€將所述雙饋風力發(fā)電機的定子側三相交流電流isa、isb、is。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的d軸負序電流G、q軸負序電流G ；所述轉子d、q軸正序電流PI控制單元接收所述轉子d軸正序電流&、轉子q軸正序電流$、轉子d軸正序電流指令、轉子q軸正序電流指令irP:，經(jīng)過PI控制單元輸出《;所述轉子d、q軸負序電流PI控制單元接收所述轉子d軸負序電流 < 轉子q軸負序電流<、轉子d軸負序電流指令、轉子q軸負序電流指令<，經(jīng)過PI控制單元輸出；所述定子d、q軸負序電流PI控制單元接收所述定子d軸負序電流&、定子q軸負序電流<、經(jīng)過PI控制單元輸 出；所述轉子d、q軸正序電壓反變換單元用于接收所述轉子側正序d軸電壓分量C、轉子側正序q軸電壓分量<，從兩相旋轉坐標系轉換到兩相靜止坐標系的轉子側正序a軸電壓分量C、轉子側正序P軸電壓分量;所述轉子d、q軸負序電壓反變換單元用于接收所述轉子側負序d軸電壓分量C、轉子側負序q軸電壓分量<，從兩相旋轉坐標系轉換到兩相靜止坐標系的轉子側負序a軸電壓分量C、轉子側負序P軸電壓分量％ ;所述電壓空間矢量調(diào)制單元用于對所述轉子側正序a軸電壓分量^和轉子側負序a軸電壓分量 < 相加之和得到轉子側a軸電壓分量€，所述轉子側正序0軸電壓分量<和轉子側負序P軸電壓分量<相加之和得到轉子側P軸電壓分量<，進行電壓空間矢量調(diào)制并由此控制轉子側變流器的逆變器功率模塊。所述的一種電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機控制結構，其特征在于:所述轉子d、q軸負序電流PI控制單元的轉子d軸負序電流&、轉子q軸負序電流&分別乘以有源阻尼系數(shù)R1，分別疊加在轉子負序電流內(nèi)環(huán)PI控制器的輸出；所述定子d、q軸負序電流PI控制單元的定子d軸負序電流C定子q軸負序電
流<分別乘以有源阻尼系數(shù)R2，分別疊加在定子負序電流外環(huán)PI控制器的輸出。本發(fā)明提出了在轉子負序電流內(nèi)環(huán)中引入有源阻尼，有效抑制轉子負序電流和電磁轉矩的振蕩；而在定子負序電流外環(huán)中引入有源阻尼，加快電網(wǎng)電壓不對稱驟升時對定子負序電流抑制的過渡過程，提高了系統(tǒng)動態(tài)響應的能力，可增強不對稱電網(wǎng)電壓驟升下雙饋風力發(fā)電機不間斷運行能力。本發(fā)明的優(yōu)點為:在轉子側負序電流內(nèi)環(huán)反饋中引入有源阻尼，能夠更好的抑制電網(wǎng)電壓不對稱驟升時引起的轉子側負序電流的振蕩，以及電磁轉矩的振蕩。在定子負序電流外環(huán)中引入有源阻尼的改進控制策略不僅能夠抑制電網(wǎng)電壓不對稱驟升所造成的定子負序電流振蕩，，而且還加快了故障過程中定子負序電流控制的響應時間，提高了控制系統(tǒng)的性能。
圖1是本發(fā)明電網(wǎng)電壓不對稱驟升下基于有源阻尼的雙同步旋轉坐標系的雙饋發(fā)電機控制結構圖。圖2是采用常規(guī)控制和本發(fā)明中控制策略的定子dq軸正負序電流對比示意圖，其中:圖2a為采用雙同步旋轉坐標控制定子正負序dq軸電流示意圖，圖2b為采用基于有源阻尼的定子正負序dq軸電流示意圖。圖3是采用常規(guī)控制和本發(fā)明中控制策略的轉子dq軸正負序電流對比示意圖，其中:圖3a為采用雙同步旋轉坐標控制轉子正負序dq軸電流示意圖，圖3b為采用基于有源阻尼的轉子正負序dq軸電流示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 如圖1所示，其為本發(fā)明較佳實施方式提供的電網(wǎng)電壓不對稱驟升下基于有源阻尼的雙同步旋轉坐標系的雙饋風力發(fā)電機控制結構圖。轉子正序電流坐標變換單元根據(jù)轉差角度ef-見(其中￥為正序電網(wǎng)電壓角度，0 r為轉子電角度)將雙饋風力發(fā)電機的轉子側三相交流電流i,a、irt、i,。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的轉子d軸正序電流4轉子q軸正序電流< 轉子負序電流坐標
變換單元根據(jù)轉差角度(其中 為負序電網(wǎng)電壓角度，吣為轉子電角度)將雙饋風力
發(fā)電機的轉子側三相交流電流i,a、irt、ir。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的轉子d軸負序電流G轉子q軸負序電流< ,定子正序電流坐標變換單元根據(jù)正序電網(wǎng)電壓角度將雙饋風力發(fā)電機的定子側三相交流電流isa、isb、is。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的定子d軸正序電流&、定子q軸正序電流&、定子負序電流坐標變換單元根據(jù)負序電網(wǎng)電壓角度％將雙饋風力發(fā)電機的定子側三相交流電流isa、isb、is。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的定子d軸負序電流&、定子q軸負序電流Zs1;;轉子d、q軸正序電流PI控制單元接收轉子d軸正序電流轉子q軸正序電流轉子d軸正序電流指令6、轉子q軸正序電流指令C ,經(jīng)過PI控制單元輸出
權利要求
1.一種電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機控制結構，用于在電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機的高電壓穿越控制，其特征在于:包括定子正負序電流坐標變換單元、轉子正負序電流坐標變換單元、轉子d、q軸正序電流PI控制單元、轉子d、q軸正序電壓反變換單元、轉子d、q軸負序電流PI控制單元、轉子d、q軸負序電壓反變換單元,定子d、q軸負序電流PI控制單元，電壓空間矢量調(diào)制單元；其中: 所述轉子正序電流坐標變換單元用于根據(jù)轉差角度ef-A，將所述雙饋風力發(fā)電機的轉子側三相交流電流iM、irb> i,。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的d軸正序電流&、q軸正序電流 < 其中％為正序電網(wǎng)電壓角度，吣為轉子電角度；所述轉子負序電流坐標變換單元用于根據(jù)轉差角度1，將所述雙饋風力發(fā)電機的轉子側三相交流電流ira> irb> irc從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的d軸負序電流匕、q軸負序電流$，其中％為負序電網(wǎng)電壓角度，L為轉子電角度；所述定子正序電流坐標變換單元用于根據(jù)正序電網(wǎng)電壓角度ef，將所述雙饋風力發(fā)電機的定子側三相交流電流isa、isb、is。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的d軸正序電流d q軸正序電流< ;所述定子負序電流坐標變換單元用于根據(jù)負序電網(wǎng)電壓角度％將所述雙饋風力發(fā)電機的定子側三相交流電流isa、isb、is。從三相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系的d軸負序電流1:、q軸負序電流< ； 所述轉子d、q軸正序電流PI控制單元接收所述轉子d軸正序電流&、轉子q軸正序電流轉子d軸正序電流指令g、轉子q軸正序電流指令Cf經(jīng)過PI控制單元輸出V-和<所述轉子d、q軸負序電流PI控制單元接收所述轉子d軸負序電流&、轉子q軸負序電流G、轉子d軸負序電流指令￠:、轉子q軸負序電流指令 <，經(jīng)過PI控制單元輸出； 所述定子d、q軸負序電流PI控制單元接收所述定子d軸負序電流G定子q軸負序電流&經(jīng)過PI控制單元輸出； 所述轉子d、q軸正序電壓反變換單元用于接收所述轉子側正序d軸電壓分量<；■、轉子側正序q軸電壓分量從兩相旋轉坐標系轉換到兩相靜止坐標系的轉子側正序a軸電壓分量C、轉子側正序P軸電壓分量\ 所述轉子d、q軸負序電壓反變換單元用于接收所述轉子側負序d軸電壓分量<、轉子側負序q軸電壓分量<，從兩相旋轉坐標系轉換到兩相靜止坐標系的轉子側負序a軸電壓分量轉子側負序P軸電壓分量％ ; 所述電壓空間矢量調(diào)制單元用于對所述轉子側正序a軸電壓分量C和轉子側負序a軸電壓分量V;〔相加之和得到轉子側a軸電壓分量V所述轉子側正序P軸電壓分量^和轉子側負序0軸電壓分量<相加之和得到轉子側P軸電壓分量4，進行電壓空間矢量調(diào)制并由此控制轉子側變流器的逆變器功率模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機控制結構，其特征在于:所述轉子d、q軸負序電流PI控制單元的轉子d軸負序電流&、轉子q軸負序電流G分別乘以有源阻尼系數(shù)R1，分別疊加在轉子負序電流內(nèi)環(huán)PI控制器的輸出； 所述定子d、q軸負序電流PI控制單元的定子d軸負序電流&、定子q軸負序電流分別乘以有源阻尼系數(shù)R 2，分別疊加在定子負序電流外環(huán)PI控制器的輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)電壓不對稱驟升下雙饋風力發(fā)電機控制結構，在雙饋風力發(fā)電機轉子勵磁控制中，在轉子負序電流內(nèi)環(huán)中引入有源阻尼系數(shù)R1，與轉子d、q軸負序反饋電流相乘形成的乘積加在轉子負序電流d、q軸調(diào)節(jié)器的輸出，構成轉子側負序電流內(nèi)環(huán)的有源阻尼控制結構，而在定子負序電流外環(huán)中引入有源阻尼系數(shù)R2，與定子d、q軸負序反饋電流相乘形成的乘積加在定子負序電流d、q軸調(diào)節(jié)器的輸出，構成基于有源阻尼的轉子變流器雙同步旋轉坐標系的改進控制策略，本發(fā)明有效抑制轉子負序電流和電磁轉矩的振蕩；而在定子負序電流外環(huán)中引入有源阻尼，加快電網(wǎng)電壓不對稱驟升時對定子負序電流抑制的過渡過程，提高了系統(tǒng)動態(tài)響應的能力。
文檔編號H02J3/24GK103166238SQ20131007349
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權日2013年3月7日
發(fā)明者謝震, 張興, 楊淑英, 宋海華 申請人:合肥工業(yè)大學