一種抑制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子側(cè)諧波電流的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種控制方法，具體涉及一種抑制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子側(cè)諧波電流的 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電作為蘊(yùn)藏量巨大的可再生能源，近年來(lái)，我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量發(fā)展迅速，風(fēng)電 裝機(jī)容量已經(jīng)躍升至全球第一。由于風(fēng)能具有一定的隨機(jī)性，風(fēng)電場(chǎng)在建設(shè)過(guò)程中，以及投 入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的實(shí)際情況充分考慮，即需要從總體上對(duì)風(fēng)電資源、負(fù)荷 以及電網(wǎng)進(jìn)行考慮，以滿足電網(wǎng)的電氣量的基本平衡關(guān)系，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào) 穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量情況對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義，由于風(fēng)力發(fā) 電的控制系統(tǒng)大多是針對(duì)電網(wǎng)電壓理想的條件下設(shè)計(jì)的，而電網(wǎng)諧波電壓的存在將會(huì)在風(fēng) 機(jī)定子側(cè)產(chǎn)生相應(yīng)的定子諧波電流，影響風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組造成損害，嚴(yán)重 時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致其脫網(wǎng)停機(jī)。
[0003] 諧波對(duì)雙饋電機(jī)的影響除引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓及 電氣諧振。電網(wǎng)中常用的諧波治理的方法主要有無(wú)源濾波和有源濾波，由于采用的諧波治 理裝置，需要增加設(shè)備的初始投資和運(yùn)行維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出一種抑制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子側(cè)諧波電流的控制方法，通過(guò)空間矢量 調(diào)制獲得機(jī)側(cè)變流器的PWM控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了抑制定子諧波電流的控制目標(biāo)；有效地解決 了電網(wǎng)諧波電壓下雙饋發(fā)電機(jī)定子諧波電流的治理問(wèn)題，減少了諧波電流對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 影響。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種抑制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子側(cè)諧波電流的控制方法，所述方法包括，構(gòu)建n次 諧波旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型，獲取n次諧波轉(zhuǎn)子dq坐標(biāo)系下的電壓控制 補(bǔ)償項(xiàng)；分別將五次諧波和七次諧波電流控制環(huán)節(jié)的決策變量引入雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變 流器的矢量控制中，獲取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流五次諧波和七次諧波分量的參考指令、 dq坐標(biāo)系下的電壓分量和轉(zhuǎn)子調(diào)制電壓；經(jīng)過(guò)調(diào)制生成雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)側(cè)變流器的PWM控 制信號(hào)。
[0007] 優(yōu)選的，所述構(gòu)建n次諧波旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型表達(dá)式為：
[0008]
[0009]其中，分別為n次諧波的定、轉(zhuǎn)子電壓dq軸分量和定、 轉(zhuǎn)子磁鏈dq軸分量；和ZW?分別為n次諧波的定、轉(zhuǎn)子電流dq軸分量；&和Rj?分別為 定、轉(zhuǎn)子每相等效電阻；LS、L和Lm分別為等效定、轉(zhuǎn)子每相繞組全自感和互感，《 3和分 別為定子同步角速度和轉(zhuǎn)子角速度；n為5或者7,表示諧波次數(shù)；
[0010] 通過(guò)定子磁場(chǎng)定向法，獲取n次諧波轉(zhuǎn)子dq坐標(biāo)系下的電壓控制補(bǔ)償項(xiàng)，其表達(dá) 式為：
[0011]
[0012] 式中，0^1-i為等效漏感系數(shù)。
[0013] 優(yōu)選的，所述獲取雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流五次諧波和七次諧波分量的參考指令 包括，分別將雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子側(cè)五次諧波和七次諧波電流參考量= 〇與 對(duì)應(yīng)反饋量/^5、/^7的差值發(fā)送至比例積分控制器，輸出雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流五次 諧波和七次諧波分量的參考指令/$￥5和/^7。
[0014] 進(jìn)一步地，分別將所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流五次諧波和七次諧波分量的參考 指令了1 5和乂^與對(duì)應(yīng)反饋量/^5、/^7的差值發(fā)送至比例積分控制器，輸出雙饋風(fēng)力發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)子五次諧波和七次諧波dq坐標(biāo)系下的電壓分量^/&5和^7^7。
[0015] 進(jìn)一步地，將所述轉(zhuǎn)子五次諧波和七次諧波dq坐標(biāo)系下的電壓分量￡/^5和 ，與轉(zhuǎn)子五次諧波和七次諧波dq坐標(biāo)系下的電壓控制補(bǔ)償項(xiàng)AC/^5和At/&7相加； 獲得五次諧波和七次諧波dq坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子調(diào)制電壓和。
[0016] 進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子調(diào)制電壓c/,i5和分別利用同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系經(jīng)過(guò)五次和 七次park逆變換為和;將其與轉(zhuǎn)子基波電壓參考量做和，獲得轉(zhuǎn)子調(diào)制 電圧 + 以二7。
[0017] 進(jìn)一步地，將所述轉(zhuǎn)子調(diào)制電壓進(jìn)行空間矢量調(diào)制SVM，生成雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī) 側(cè)變流器的PWM控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子側(cè)電流的控制。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：
[0019] 1)該方法通過(guò)建立5、7次諧波旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)傳 統(tǒng)的PI控制器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于特定次電網(wǎng)諧波定子諧波電流的有效控制；雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)側(cè) 換流器的調(diào)制電壓經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換和空間矢量調(diào)制得到PWM控制電壓，使得發(fā)電機(jī)輸出與諧 波電流極性相反的補(bǔ)償電流。
[0020] 2)與傳統(tǒng)的增加硬件濾波設(shè)備的方式相比，將諧波電流變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 下的諧波抑制控制策略，有效地解決了電網(wǎng)諧波電壓下雙饋發(fā)電機(jī)定子諧波電流的治理問(wèn) 題，減小了諧波電流對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的影響，其方法操作簡(jiǎn)單，針對(duì)性強(qiáng)，且節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明提供的抑制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子側(cè)諧波電流的控制方法流程圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明提供的抑制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子側(cè)諧波電流控制結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明提供的五、七次諧波電流分量提取示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0025] 如圖1所示，一種抑制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（DFIG)定子側(cè)諧波電流的控制方法，用于 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的獨(dú)立解耦控制，所述方法包括，構(gòu)建n次諧波 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型，獲取n次諧波轉(zhuǎn)子dq坐標(biāo)系下的電壓控制補(bǔ)償 項(xiàng)；所述構(gòu)建n次諧波旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型表達(dá)式為：
[0026]
[0027] 其中，巧_、'C,,,分別為n次諧波的定、轉(zhuǎn)子電壓dq軸分量和定、 轉(zhuǎn)子磁鏈dq軸分量；4^?和z;?分別為n次諧波的定、轉(zhuǎn)子電流dq軸分量；&和Rj?分別為 定、轉(zhuǎn)子每相等效電阻；LS、L和Lm分別為等效定、轉(zhuǎn)子每相繞組全自感和互感，《 3和分 別為定子同步角速度和轉(zhuǎn)子角速度；n為5或者7,表示諧波次數(shù)；
[0028] 通過(guò)定子磁場(chǎng)定向法，獲取n次