一種永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法,機(jī)側(cè)變流器的處理模塊采用機(jī)端虛擬磁鏈結(jié)合abc自然坐標(biāo)系，采用外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)的雙閉環(huán)策略控制機(jī)側(cè)變流器，維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定；網(wǎng)側(cè)變流器的處理模塊通過網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無功功率、發(fā)電機(jī)的最大功率追蹤算法得到有功功率指令，獲取電網(wǎng)調(diào)度無功功率，進(jìn)行有功功率及無功功率外環(huán)控制；通過合成三相電流參考指令，實(shí)現(xiàn)電流內(nèi)環(huán)控制，由此構(gòu)成網(wǎng)側(cè)變流器的功率外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制。采用本發(fā)明控制方法，提高了嵌入式微機(jī)執(zhí)行的速度和效率，降低控制算法對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的依賴，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】
一種永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng) 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著化石燃料的漸漸枯竭，環(huán)境污染日益嚴(yán)重。新能源越來越受到廣泛的關(guān)注，在 所有新能源中風(fēng)能逐漸成為一種主流的可再生能源。根據(jù)我國能源局公布的近四年全社會(huì) 用電量情況可知風(fēng)電并網(wǎng)以每年近30 %的速度增長(zhǎng)。永磁同步發(fā)電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率 密度大，可靠性高，無需安裝齒輪箱等優(yōu)點(diǎn)引起了國內(nèi)外許多學(xué)者的研究。
[0003] 現(xiàn)在大多數(shù)永磁同步發(fā)電系統(tǒng)都采用風(fēng)力機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，通過"背靠背"雙 PWM變流器向電網(wǎng)輸送能量。雙PWM變流器系統(tǒng)控制策略的優(yōu)劣直接關(guān)系到風(fēng)能轉(zhuǎn)換的效 率，可靠性。目前風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PWM變流器大多采用在dq坐標(biāo)系下的矢量控制。這種控制需 要經(jīng)過多次坐標(biāo)變換，且需要系統(tǒng)的精確參數(shù)進(jìn)行有功分量和無功分量的解耦。特別在嵌 入式微機(jī)實(shí)現(xiàn)以上算法時(shí)，在park變換時(shí)涉及較多的正余弦計(jì)算，這需要很大的內(nèi)存、運(yùn)算 時(shí)間開銷;這對(duì)于算法實(shí)現(xiàn)的精度，以及相應(yīng)速度都大打折扣。對(duì)于發(fā)電機(jī)側(cè)變流器的控制 均采用磁場(chǎng)定向控制，那就更加依賴于發(fā)電機(jī)的參數(shù);而且許多參數(shù)如電機(jī)定子電阻和電 感值都會(huì)隨溫度的改變而改變。對(duì)于雙PWM變流器系統(tǒng)有兩種不同的控制方案:方案1.機(jī)側(cè) 變流器控制發(fā)電機(jī)進(jìn)行最大功率追蹤控制(MPPT)，網(wǎng)側(cè)變流器控制直流側(cè)的電壓穩(wěn)定向電 網(wǎng)輸送能量。方案2.通過機(jī)側(cè)變流器控制直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行最大功率追 蹤控制(MPPT)向電網(wǎng)輸送功率。方案1在電網(wǎng)電壓降落時(shí)，為抑制直流側(cè)電壓的波動(dòng)通常需 要增加卸荷轉(zhuǎn)置或儲(chǔ)能轉(zhuǎn)置。而方案2無需以上附加裝置，通過將直流側(cè)電壓的波動(dòng)轉(zhuǎn)化為 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為機(jī)械能儲(chǔ)存于風(fēng)力發(fā)電機(jī)中。目前方案2的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 需坐標(biāo)變換，三解函數(shù)運(yùn)算，使得嵌入式微機(jī)執(zhí)行的速度和效率低，有必要進(jìn)行進(jìn)一步的研 究改進(jìn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，解決目 前永磁同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、可靠性不高、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)過分依賴的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，該系統(tǒng)包括依次電連接的風(fēng)輪 機(jī)，發(fā)電機(jī)，機(jī)側(cè)變流器，直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)變流器，變壓器，所述的發(fā)電機(jī)為直驅(qū)永磁同步 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述的機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器設(shè)有信號(hào)采集模塊和處理模塊，機(jī)側(cè)變流器的處理模 塊采用機(jī)端虛擬磁鏈結(jié)合abc自然坐標(biāo)系，采用外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)的雙閉環(huán)策略 控制機(jī)側(cè)變流器，維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定；網(wǎng)側(cè)變流器的處理模塊通過網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)有功功率、瞬 時(shí)無功功率、發(fā)電機(jī)的最大功率追蹤算法得到有功功率指令，獲取電網(wǎng)調(diào)度無功功率，進(jìn)行 有功功率及無功功率外環(huán)控制;通過合成三相電流參考指令，實(shí)現(xiàn)電流內(nèi)環(huán)控制，由此構(gòu)成 網(wǎng)側(cè)變流器的功率外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，向電網(wǎng)輸送功率。
[0007] 進(jìn)一步地，機(jī)側(cè)變流器的控制步驟如下，
[0008] S1.采集信號(hào)：機(jī)側(cè)變流器的采集模塊采集永磁同步發(fā)電機(jī)定子電流、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 速、機(jī)側(cè)變流器開關(guān)信號(hào)及直流側(cè)電容電壓；
[0009] S2.虛擬磁鏈計(jì)算:計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端相電壓，對(duì)電壓積分得到發(fā)電機(jī)的機(jī)端虛擬磁 鏈；
[0010] S3.定子單位有功/無功電流計(jì)算:定義機(jī)端虛擬磁鏈方向?yàn)槎ㄗ与娏鳠o功功率的 方向，由機(jī)端虛擬磁鏈的幅值得到機(jī)端虛擬磁鏈同向的定子電流三相單位無功分量及有功 分量；
[0011] S4.三相電流參考指令合成:將定子電流三相單位無功分量與有功分量疊加，得到 內(nèi)環(huán)三相電流的參考值，即合成指令電流；
[0012] S5.SP麗調(diào)制：步驟S1的三相定子電流的采樣值和步驟S4得到的指令電流的偏差 經(jīng)過內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸出得到電壓調(diào)制波信號(hào)，再經(jīng)spmi波調(diào)制得到開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完 成對(duì)發(fā)電機(jī)側(cè)變電流器的控制。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的網(wǎng)側(cè)變流器的控制步驟如下，
[0014] (1)信號(hào)采集:網(wǎng)側(cè)變流器采集模塊采集信號(hào)交流側(cè)電壓和電流；
[0015] (2)瞬時(shí)有功、無功功率計(jì)算:根據(jù)信號(hào)交流側(cè)電壓和電流得到瞬時(shí)有功和無功功 率；
[0016] (3)有功功率/無功功率指令計(jì)算:測(cè)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，根據(jù)最佳功率曲線得到 有功功率指令，獲取電網(wǎng)功調(diào)度無功功率指令；
[0017] (4)電網(wǎng)單位有功/無功電流計(jì)算:有功功率指令和實(shí)際有功功率的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié) 器輸出得到有功電流指令，無功功率指令和實(shí)際無功功率的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出得無功電 流指令；由交流側(cè)電壓計(jì)算電網(wǎng)電壓幅值，定義電壓方向?yàn)橛泄Ψ较?，得到電網(wǎng)單位有功電 流、無功電流；
[0018] (5)三相電流參考指令合成:有功電流和無功電流結(jié)合功率外環(huán)輸出的電流指令， 計(jì)算得到二相電流參考指令；
[0019] (6)SP麗調(diào)制：步驟（1)的電流采樣值和步驟(5)得到的指令電流的偏差經(jīng)過內(nèi)環(huán) PI調(diào)節(jié)器輸出得到電壓調(diào)制波信號(hào)，再經(jīng)SP麗波調(diào)制得到開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完成對(duì)網(wǎng)側(cè) 變流器的控制。
[0020] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0021] (1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)于機(jī)側(cè)變流器的控制本發(fā)明基于物理的控制方 案，基于物理的控制方案，無需電機(jī)的模型和參數(shù)，避免對(duì)系統(tǒng)參數(shù)過分依賴，提高了系統(tǒng) 的穩(wěn)定性和可靠性。
[0022] (2)網(wǎng)側(cè)變流器的主要目標(biāo)為發(fā)電機(jī)輸出功率的直接控制，本發(fā)明采用新型的直 接功率控制策略，無需任何坐標(biāo)變換，避免了三角函數(shù)的運(yùn)算，提高了嵌入式微機(jī)執(zhí)行的速 度和效率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單物理意義易于理解。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明方法控制流程框圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明并網(wǎng)控制步驟示意圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明機(jī)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)指令合成結(jié)構(gòu)圖。
[0026] 圖4為本發(fā)明網(wǎng)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)指令合成結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明公開了一種永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，該永 磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括依次電連接的風(fēng)輪機(jī)，發(fā)電機(jī)，機(jī)側(cè)變流器，直流側(cè)電容， 網(wǎng)側(cè)變流器，變壓器，發(fā)電機(jī)為直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器設(shè)有信號(hào)采集 模塊和處理模塊。風(fēng)輪機(jī)捕獲風(fēng)能帶動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029]本發(fā)明的控制方法為:機(jī)側(cè)變流器的處理模塊采用機(jī)端虛擬磁鏈結(jié)合abc自然坐 標(biāo)系，采用外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)的雙閉環(huán)策略控制機(jī)側(cè)變流器，維持直流側(cè)電壓穩(wěn) 定。
[0030] 網(wǎng)側(cè)變流器的處理模塊通過網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無功功率、發(fā)電機(jī)的最大功 率追蹤算法得到有功功率指令，獲取電網(wǎng)調(diào)度無功功率，進(jìn)行有功功率及無功功率外環(huán)控 制;通過合成三相電流參考指令，實(shí)現(xiàn)電流內(nèi)環(huán)控制，由此構(gòu)成網(wǎng)側(cè)變流器的功率外環(huán)，電 流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，向電網(wǎng)輸送功率。
[0031] 結(jié)合圖2所示，本發(fā)明包括機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制，控制過程詳述如下： [0032] 一、機(jī)側(cè)變流器的控制步驟
[0033] S1.采集信號(hào):機(jī)側(cè)變流器的采集模塊采集永磁同步發(fā)電機(jī)定子電流isa，isb，isc， 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω m、機(jī)側(cè)變流器開關(guān)信號(hào)Sa，Sb，Sc，及直流側(cè)電容電壓u dc。
[0034] S2.虛擬磁鏈計(jì)算:計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端相電壓1^，1^，&。，對(duì)電壓積分得到發(fā)電機(jī)的 機(jī)端虛擬磁鏈，隊(duì)。，計(jì)算公式如下：
[0035]
[0036]
[0037] 對(duì)于積分環(huán)節(jié)，采用兩個(gè)級(jí)聯(lián)的一階低通濾波器代替。其傳遞函數(shù)為
[0038]
[0039] 其中〇^為同步發(fā)電機(jī)的角頻率，由于變流器器輸出HVM電壓含有高次諧波，對(duì)其 進(jìn)行積分運(yùn)算，以獲得僅含基波分量的機(jī)端虛擬磁鏈，這樣消除純積分固有的漂移及飽和 特性影響，可將機(jī)端虛擬磁鏈的PWM電壓積分計(jì)算改為依轉(zhuǎn)速變化的變頻濾波計(jì)算。
[0040] S3.定子單位有功/無功電流計(jì)算:定義機(jī)端虛擬磁鏈方向?yàn)槎ㄗ与娏鳠o功功率的 方向，計(jì)算機(jī)端虛擬磁鏈的幅值Φν，
[0041]
[0042]計(jì)算電流三相單位無功分量為：
[0043]
[0044]其中ε為較小的正數(shù)，為在數(shù)學(xué)上避免除零運(yùn)算。
[0045] 構(gòu)造出發(fā)電機(jī)定子電流三相單位有功分量為：
[0046]
[0047] S4.二相電流參考指令合成:直流側(cè)參考電壓和彳目號(hào)米集模塊的米樣值Udc的偏 差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出得ζ，發(fā)電機(jī)無需外部無功勵(lì)磁給定則4取零，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行， 然后按下列公式6計(jì)算得到內(nèi)環(huán)三相電流的參考值i，ζ:
[0048]
[0049] 機(jī)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)指令合成結(jié)構(gòu)見圖3。
[0050] S5. SPWM調(diào)制：步驟S1的三相定子電流的采樣值isa，isb，isc和步驟S4得到的指令電 流4，ζ?，ζ的偏差經(jīng)過內(nèi)環(huán)?1調(diào)節(jié)器輸出得到電壓調(diào)制波信號(hào)u J，u2，usc*，再經(jīng)SPWM波 調(diào)制得到開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)83，％，8。，完成對(duì)發(fā)電機(jī)側(cè)變電流器的控制：即外環(huán)為電壓環(huán)， 內(nèi)環(huán)為電流環(huán)的雙閉環(huán)控制。
[0051 ]二、網(wǎng)側(cè)變流器的控制步驟
[0052] ( 1 ).彳目號(hào)米集：網(wǎng)側(cè)變流器米集模塊米集彳目號(hào)交流側(cè)電壓Uga，Ugb，Ugc，，電流彳目號(hào) lga ? lgb ? lgc 〇
[0053] (2)瞬時(shí)有功、無功功率計(jì)算:根據(jù)信號(hào)交流側(cè)電壓和電流得到瞬時(shí)有功功率Pg， 瞬時(shí)無功功率Qg:
[0054] Pg - Ugaiga+Ugbigb+Ugcigc，
[0055]
[0056] (3)有功功率/無功功率指令計(jì)算：由轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊檢測(cè)到的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω m， 根據(jù)最佳功率曲線得到有功功率的指令為：
[0057]
[0058] (其中P為空氣密度，Ar為風(fēng)力機(jī)掃過的面積，R為風(fēng)力機(jī)葉片的半徑，為最佳 葉尖速比λ〇ρ?對(duì)應(yīng)的最大風(fēng)能利用系數(shù)，△ P為發(fā)電機(jī)總得的有功損耗。）
[0059] 根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度指令風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為電網(wǎng)提供一定的無功支撐電網(wǎng)無功調(diào)度指 令為Qg*。
[0060] (4)電網(wǎng)單位有功/無功電流計(jì)算:有功指令和實(shí)際有功偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器 輸出得到有功電流指令i P/，無功指令Q/和實(shí)際無功仏的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出得無功電流 指令i qg#，由網(wǎng)側(cè)電壓的采樣值Uga，Ugb，Ugc按公式(9 )計(jì)算電網(wǎng)電壓幅值Ut，定義電壓方向?yàn)?有功方向，按公式（10)，公式（11)計(jì)算單位有功正交電流分量vga，vgb，v g。，單位無功電流分 里Wga , Wgb , Wgc ：
[0061]
[0062]
[0063]
[0064] (5)三相電流參考指令合成:步驟(3)得到的有功電流和無功電流結(jié)合功率外環(huán)輸 出的電流指令，計(jì)算得到三相電流參考指令；
[0065] 二相電流參考指令zga，纟gb，'.按公式12計(jì)算：
[0066]
[0067]網(wǎng)側(cè)變流器電流內(nèi)環(huán)指令合成結(jié)構(gòu)見圖4。
[0068] (6) SPWM調(diào)制：步驟（1)的電流采樣值iga，igb，igc和步驟（5)得到的指令電流 4，Cb，ζ:的偏差經(jīng)過內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸出得到電壓調(diào)制波信號(hào)<，<，<，再經(jīng)SPWM波調(diào) 制得到開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)83，％，^，完成對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器的控制：即網(wǎng)側(cè)變流器的功率外環(huán)， 電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)直接功率控制。
[0069]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，該系統(tǒng)包括依次電連接的風(fēng)輪 機(jī)，發(fā)電機(jī)，機(jī)側(cè)變流器，直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)變流器，變壓器，所述的發(fā)電機(jī)為直驅(qū)永磁同步 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述的機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器設(shè)有信號(hào)采集模塊和處理模塊，其特征在于： 機(jī)側(cè)變流器的處理模塊采用機(jī)端虛擬磁鏈結(jié)合abc自然坐標(biāo)系，采用外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi) 環(huán)為電流環(huán)的雙閉環(huán)策略控制機(jī)側(cè)變流器，維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定； 網(wǎng)側(cè)變流器的處理模塊通過網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無功功率、發(fā)電機(jī)的最大功率追 蹤算法得到有功功率指令，獲取電網(wǎng)調(diào)度無功功率，進(jìn)行有功功率及無功功率外環(huán)控制;通 過合成三相電流參考指令，實(shí)現(xiàn)電流內(nèi)環(huán)控制，由此構(gòu)成網(wǎng)側(cè)變流器的功率外環(huán)，電流內(nèi)環(huán) 的雙閉環(huán)控制，向電網(wǎng)輸送功率。2. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于:所述 的機(jī)側(cè)變流器的控制步驟如下，51. 采集信號(hào)：機(jī)側(cè)變流器的采集模塊采集永磁同步發(fā)電機(jī)定子電流、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī) 側(cè)變流器開關(guān)信號(hào)及直流側(cè)電容電壓；52. 虛擬磁鏈計(jì)算:計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端相電壓，對(duì)電壓積分得到發(fā)電機(jī)的機(jī)端虛擬磁鏈； S3 .定子單位有功/無功電流計(jì)算：定義機(jī)端虛擬磁鏈方向?yàn)槎ㄗ与娏鳠o功功率的方 向，由機(jī)端虛擬磁鏈的幅值得到機(jī)端虛擬磁鏈同向的定子電流三相單位無功分量及有功分 量； S4.三相電流參考指令合成:將定子電流三相單位無功分量與有功分量疊加，得到內(nèi)環(huán) 三相內(nèi)流的參考值，即合成指令電流； S5 . SPmi調(diào)制：步驟S1的三相定子電流的采樣值和步驟S4得到的指令電流的偏差經(jīng)過 內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸出得到電壓調(diào)制波信號(hào)，再經(jīng)SPWM波調(diào)制得到開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完成對(duì) 發(fā)電機(jī)側(cè)變電流器的控制。3. 如權(quán)利要求1或2所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于： 所述的網(wǎng)側(cè)變流器的控制步驟如下， (1) 信號(hào)采集:網(wǎng)側(cè)變流器采集模塊采集信號(hào)交流側(cè)電壓和電流； (2) 瞬時(shí)有功、無功功率計(jì)算:根據(jù)信號(hào)交流側(cè)電壓和電流得到瞬時(shí)有功和無功功率； (3) 有功功率/無功功率指令計(jì)算:測(cè)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，根據(jù)最佳功率曲線得到有功 功率指令，獲取電網(wǎng)功調(diào)度無功功率指令； (4) 電網(wǎng)單位有功/無功電流計(jì)算:有功功率指令和實(shí)際有功功率的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸 出得到有功電流指令，無功功率指令和實(shí)際無功功率的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出得無功電流指 令；由交流側(cè)電壓計(jì)算電網(wǎng)電壓幅值，定義電壓方向?yàn)橛泄Ψ较颍玫诫娋W(wǎng)單位有功電流、 無功電流； (5) 三相電流參考指令合成：?jiǎn)挝挥泄﹄娏骱蜔o功電流指令結(jié)合功率外環(huán)輸出的電流 指令，計(jì)算得到二相電流參考指令； (6) SPWM調(diào)制：步驟（1)的電流采樣值和步驟(5)得到的指令電流的偏差經(jīng)過內(nèi)環(huán)PI調(diào) 節(jié)器輸出得到電壓調(diào)制波信號(hào)，再經(jīng)SPmi波調(diào)制得到開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完成對(duì)網(wǎng)側(cè)變流 器的控制。4. 如權(quán)利要求2所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于:步驟 Sl中采集得到發(fā)電機(jī)定子電流:^3，:^，:!^，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速《111、機(jī)側(cè)變流器開關(guān)信號(hào)5&，313,3(3， 及直流側(cè)電容電壓Ud。；步驟S2中發(fā)電機(jī)機(jī)端相電壓1^，11^，113。及發(fā)電機(jī)的機(jī)端虛擬磁鏈 ，Φλ，^vc，計(jì)算公式加下，5. 如權(quán)利要求4所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于:步驟 S3中機(jī)端虛擬磁鏈的幅值按公式3計(jì)算：定義機(jī)端虛擬磁鏈方向?yàn)槎ㄗ与娏鳠o功功率的方向，則可得與機(jī)端虛擬磁鏈同向的三 相單位無功分量為：其中ε為較小的正數(shù)，為在數(shù)學(xué)上避免除零運(yùn)算； 構(gòu)造出發(fā)電機(jī)定子電流三相單位有功分量為：6. 如權(quán)利要求5所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于:步驟 S4中首先直流側(cè)參考電壓Wl和信號(hào)采集模塊的采樣值Udc的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出得ζ，發(fā) 電機(jī)無需外部無功勵(lì)磁給定則ζ取零，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行，然后按下列公式6計(jì)算得到 內(nèi)環(huán)三相電流的參考值4 , 4，C :7. 如權(quán)利要求3所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于：網(wǎng)側(cè) 變流器的控制步驟（1)中側(cè)變流器采集模塊采集信號(hào)交流側(cè)電壓u ga，ugb，ugc；，電流信號(hào)iga， igb，ig。;步驟(2)中瞬時(shí)有功功率?8，瞬時(shí)無功功率仏按下式計(jì)算：8. 如權(quán)利要求7所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于:步驟 (3) 中轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊檢測(cè)到的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，根據(jù)最佳功率曲線得到有功功率的指令 ^ ^Op t '(其中P為空氣密度，Ar為風(fēng)力機(jī)掃過的面積，R為風(fēng)力機(jī)葉片的半徑，為最佳葉尖 速比Acipt對(duì)應(yīng)的最大風(fēng)能利用系數(shù)，△ P為發(fā)電機(jī)總得的有功損耗） 根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度指令風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為電網(wǎng)提供一定的無功支撐電網(wǎng)無功調(diào)度指令為 Qg*。9. 如權(quán)利要求8所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于:步驟 (4) 中有功指令/?和實(shí)際有功?8的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出得到有功電流指令iP/，無功指令 Q/和實(shí)際無功仏的偏差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出得無功電流指令iq/，由網(wǎng)側(cè)電壓的采樣值uga，u gb， ug。按公式(9)計(jì)算電網(wǎng)電壓幅值Ut，按公式（10)，公式（11)計(jì)算單位有功電流分量v ga, Vgb, Vgc， 單位無功電流分量Wga，Wgb，Wg。，：10. 如權(quán)利要求9所述的永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)控制方法，其特征在于：步 驟(5)中，三相電流參考指令ζ，匕，ζ。按公式（12)計(jì)算：
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK105896600SQ201610293660
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】盧子廣, 張文元, 林靖宇, 林遠(yuǎn), 胡立坤, 張力
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué)