一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種風電換流器的控制方法，尤其是涉及一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控 制的風電換流器控制方法
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的直流輸電PWM換流器控制策略是假定電網(wǎng)是對稱的，三相電壓時間和空間 都是互差120度。而當電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不對稱故障的時候，這種控制策略會產(chǎn)生二次諧波，影 響換流電路的性能。傳統(tǒng)的控制策略無法保證有良好的效果，二次諧波幅值增大，產(chǎn)生非特 征諧波，同時損耗相應增大，嚴重時可能造成PWM換流器的燒毀。所以近年來國內(nèi)國外都對 不對稱故障下PWM換流器的控制策略進行研宄。改進后的策略必須要保證兩個性能指標： 輸出電壓的恒定以及輸入電流的正弦。
[0003] 為了使換流器在電網(wǎng)不對稱條件下仍然正常運行，必須抑制輸入側的諧波功率。 電網(wǎng)不對稱故障引起用戶電網(wǎng)終端存在著正序和負序電壓，為了抑制諧波功率，必然需要 讓PWM換流器存在相應的負序電流，才能滿足單位功率因數(shù)運行。傳統(tǒng)的雙閉環(huán)系統(tǒng)中僅 對正序電流進行直接控制，而在電網(wǎng)電壓不對稱時候，則需要改進電流控制策略對網(wǎng)側的 負序電流也進行控制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種控制性能好、方 法先進的基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0006] 一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法，包括以下步驟：
[0007] 1)檢測電網(wǎng)的電量參數(shù)，判斷電網(wǎng)發(fā)生的不對稱故障類型；
[0008] 2)根據(jù)不對稱故障類型檢測獲得發(fā)生故障的不平衡電網(wǎng)電量；
[0009] 3)將發(fā)生故障的不平衡電網(wǎng)電量分解為正序分量和負序分量，并將該正負序分量 轉換到正、負旋轉坐標系中；
[0010] 4)建立正負序電流控制模型，并根據(jù)控制模型消除不對稱電網(wǎng)故障的二次諧波分 量，以及確保輸出電量的正弦波形。
[0011] 所述的不對稱故障類型包括三相電壓等值跌落故障、單相電壓跌落故障、相間電 壓故障和兩相對地短路故障。
[0012] 所述的步驟2)的不平衡電網(wǎng)電量可分為正序電量分量和負序電量分量。
[0013] 所述的正序電量分量包括電壓正序分量和電流正序分量，所述的負序電量分量包 括電流正序分量和電流負序分量。
[0014] 所述的步驟4)具體包括以下步驟：
[0015] 41)根據(jù)直流驅(qū)動風力發(fā)電機組接線方式獲取網(wǎng)側電磁暫態(tài)模型，網(wǎng)側電磁暫態(tài) 模型表達式為：
【主權項】
1. 一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法，其特征在于，包括以下步 驟： 1) 檢測電網(wǎng)的電量參數(shù)，判斷電網(wǎng)發(fā)生的不對稱故障類型； 2) 根據(jù)不對稱故障類型檢測獲得發(fā)生故障的不平衡電網(wǎng)電量； 3) 將發(fā)生故障的不平衡電網(wǎng)電量分解為正序分量和負序分量，并將該正、負序分量轉 換到正、負旋轉坐標系中； 4) 建立正負序電流控制模型，并根據(jù)控制模型消除不對稱電網(wǎng)故障的二次諧波分量， 以及確保輸出電量的正弦波形。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法，其特 征在于，所述的不對稱故障類型包括三相電壓等值跌落故障、單相電壓跌落故障、相間電壓 故障和兩相對地短路故障。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法，其特 征在于，所述的步驟2)的不平衡電網(wǎng)電量可分為正序電量分量和負序電量分量。
4. 根據(jù)權利要求3所述的一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法，其特 征在于，所述的正序電量分量包括電壓正序分量和電流正序分量，所述的負序電量分量包 括電流正序分量和電流負序分量。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法，其特 征在于，所述的步驟4)具體包括以下步驟： 41) 根據(jù)直流驅(qū)動風力發(fā)電機組接線方式獲取網(wǎng)側電磁暫態(tài)模型，網(wǎng)側電磁暫態(tài)模型 表達式為：
其中，下標d為正、負旋轉坐標系的d軸，下標q為正、負旋轉坐標系的q軸，上標+為 正序，上標-為負序，L為電感，R為電阻，I為軸電流，U為軸電壓，V為調(diào)制電壓，ω為電網(wǎng) 電壓角頻率； 42) 根據(jù)電磁暫態(tài)模型計算網(wǎng)側輸出的瞬時有功功率，并根據(jù)瞬時有功功率獲得電流 控制目標，控制目標的表達式為：
/ , \ S(t) = P(t)+jQ(t) D= [(ud.)2+(u:)2] +[(O2+(u:)2] 其中，u為軸瞬時電壓，i為軸瞬時電流，S(t)為電網(wǎng)輸出復功率，P(t)為電網(wǎng)輸出有 功功率，Q (t)為電網(wǎng)輸出無功功率，Ptl為基波有功功率，Q ^為基波無功功率，P _2和P 3^分 別為二次諧波有功分量，9。。32和Qsin2分別為二次諧無有功分量； 43) 根據(jù)電磁暫態(tài)模型獲得正負序電流控制模型的正、負序控制器表達式，正序控制器 表達式為：
負序控制器表達式為：
其中，&和K PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，I Γ和I，為軸參考電流； 44) 根據(jù)控制目標和基波有功功率Ptl得到d、q軸正、負序瞬時電流參考值i 和C: Ftl= Vdc
其中，Udf為直流側瞬時參考電壓，Udc為直流側瞬時電壓，Id，為直流側參考電流， Vdf為直流側參考電壓； 45) 根據(jù)電流控制目標和正、負序控制器表達式建立正負序電流控制模型。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法，其特 征在于，所述的正序電量分量和負序電量分量通過濾波器或者正負序電量的T/4延時計算 的方法獲取。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于正負序電流內(nèi)環(huán)控制的風電換流器控制方法，包括以下步驟：1)檢測電網(wǎng)的電量參數(shù)，判斷電網(wǎng)發(fā)生的不對稱故障類型；2)根據(jù)不對稱故障類型檢測獲得發(fā)生故障的不平衡電網(wǎng)電量；3)將發(fā)生故障的不平衡電網(wǎng)電量分解為正序分量和負序分量，并將該正負序分量轉換到正、負旋轉坐標系中；4)建立正負序電流控制模型，并根據(jù)控制模型消除不對稱電網(wǎng)故障的二次諧波分量，以及確保輸出電量的正弦波形。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有控制性能好、方法先進等優(yōu)點。
【IPC分類】H02M7-02, H02J3-01
【公開號】CN104734537
【申請?zhí)枴緾N201510119377
【發(fā)明人】蔣辰暉
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 國網(wǎng)上海電力設計有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月18日