一種電網(wǎng)永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)變流器控制方法
【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，具體應(yīng)用于永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，主要解決 在電網(wǎng)故障情況下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中變流器控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)電穿透功率的不斷增加，風(fēng)電機(jī)組和電網(wǎng)之間的相互作用也愈強(qiáng)，當(dāng)電網(wǎng) 發(fā)生電壓跌落故障時(shí)，從電力系統(tǒng)穩(wěn)定的角度考慮，要求風(fēng)電機(jī)組在一定范圍內(nèi)不脫網(wǎng)運(yùn) 行。永磁直驅(qū)式同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用全功率并網(wǎng)變換器與電網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)與發(fā)電 機(jī)之間的隔離，應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障的能量更強(qiáng)，省去了齒輪箱機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了風(fēng)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈系 統(tǒng)，整體效率大大提高，因而得到了廣泛應(yīng)用。永磁直驅(qū)式同步發(fā)電系統(tǒng)采用全功率并網(wǎng)變 換器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，并網(wǎng)變換器直流側(cè)電壓穩(wěn)定是保證機(jī)組可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，電網(wǎng)電壓故 障發(fā)生深度跌落后，網(wǎng)側(cè)變換器輸出功率收到限制，造成機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)兩端功率不平衡，要通 過有效的辦法解決產(chǎn)生的功率差。有鑒于此，提出一種電網(wǎng)故障情況下永磁直驅(qū)式風(fēng)電系 統(tǒng)變流器控制方法，機(jī)側(cè)變換器采用基于電壓跌落因子的控制策略，該策略保證了直流側(cè) 電容兩側(cè)的功率基本相等，在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)不過流的同時(shí)，直流側(cè)電壓將被控 制在一個(gè)安全范圍內(nèi)。網(wǎng)側(cè)變換器采用可調(diào)電壓外環(huán)控制策略，能夠以較小的直流側(cè)電壓 波動(dòng)為代價(jià)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)有功功率平滑輸出。通過實(shí)施綜合的控制策略，能夠適應(yīng)各種電網(wǎng)故 障，故障中均能對(duì)電網(wǎng)提供一定的無功支持，提高了風(fēng)電機(jī)組的故障穿越運(yùn)行能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種電網(wǎng)故障情況下永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)變流器控 制方法，一種電網(wǎng)永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)變流器控制方法，機(jī)側(cè)變換器采用基于電壓跌落因 子的控制策略，網(wǎng)側(cè)變換器采用可調(diào)電壓外環(huán)控制策略，該策略保證直流側(cè)電壓將被控制 在一個(gè)安全范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)有功功率平滑輸出，提高風(fēng)電機(jī)組的故障穿越運(yùn)行能力。
[0004] 一種電網(wǎng)永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)變流器控制方法，電網(wǎng)永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)包括風(fēng) 力機(jī)--將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、永磁直驅(qū)式同步發(fā)電機(jī)--將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出；機(jī) 側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器一一實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率和電網(wǎng)交互；機(jī)側(cè)變換器控制一一通過基于 電壓跌落因子的策略實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)變換器控制；網(wǎng)側(cè)變換器控制一一通過采用可調(diào)電壓外環(huán)控 制策略實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)變換器控制；該系統(tǒng)機(jī)側(cè)變換器和網(wǎng)側(cè)變換器采用不同的控制策略。
[0005] 機(jī)側(cè)變換器采用基于電壓跌落因子的控制策略，當(dāng)發(fā)生電壓跌落故障時(shí)，通過有 功功率和跌落因子相乘，得到轉(zhuǎn)速參考信號(hào)，和實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)速比較，將其偏差送入轉(zhuǎn)速PI 調(diào)節(jié)器，再通過電流內(nèi)環(huán)控制，經(jīng)坐標(biāo)變換后得到機(jī)側(cè)變換器的PWM控制信號(hào)，有效的調(diào)節(jié) 了機(jī)側(cè)變換器輸入到直流側(cè)的有功功率，使其等于網(wǎng)側(cè)變換器饋入到電網(wǎng)的有功功率；
[0006] 網(wǎng)側(cè)變換器采用可調(diào)電壓外環(huán)控制策略；首先進(jìn)行故障判斷，當(dāng)電網(wǎng)無故障時(shí)，按 照常規(guī)電壓PI調(diào)節(jié)器一運(yùn)行；當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落故障時(shí)，按照電壓穩(wěn)定原則選取 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)，此時(shí)按照電壓PI調(diào)節(jié)器二運(yùn)行，電壓PI調(diào)節(jié)器選擇通過信號(hào)切換功能實(shí) 現(xiàn)。在電網(wǎng)出現(xiàn)電壓跌落故障時(shí)，系統(tǒng)中疊加了
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電網(wǎng)永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)變流器控制方法，電網(wǎng)永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)包括風(fēng)力 機(jī)--將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、永磁直驅(qū)式同步發(fā)電機(jī)--將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出；機(jī)側(cè) 和網(wǎng)側(cè)變換器一一實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率和電網(wǎng)交互；機(jī)側(cè)變換器控制一一通過基于電 壓跌落因子的策略實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)變換器控制；網(wǎng)側(cè)變換器控制一一通過采用可調(diào)電壓外環(huán)控制 策略實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)變換器控制；其特征在于：該系統(tǒng)機(jī)側(cè)變換器和網(wǎng)側(cè)變換器采用不同的控制 策略； 機(jī)側(cè)變換器采用基于電壓跌落因子的控制策略，當(dāng)發(fā)生電壓跌落故障時(shí)，通過有功功 率和跌落因子相乘，得到轉(zhuǎn)速參考信號(hào)，和實(shí)際測(cè)得的轉(zhuǎn)速比較，將其偏差送入轉(zhuǎn)速PI調(diào) 節(jié)器，再通過電流內(nèi)環(huán)控制，經(jīng)坐標(biāo)變換后得到機(jī)側(cè)變換器的PWM控制信號(hào)，有效的調(diào)節(jié)了 機(jī)側(cè)變換器輸入到直流側(cè)的有功功率，使其等于網(wǎng)側(cè)變換器饋入到電網(wǎng)的有功功率； 網(wǎng)側(cè)變換器采用可調(diào)電壓外環(huán)控制策略；首先進(jìn)行故障判斷，當(dāng)電網(wǎng)無故障時(shí)，按照常 規(guī)電壓PI調(diào)節(jié)器一運(yùn)行；當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落故障時(shí)，按照電壓穩(wěn)定原則選取PID調(diào) 節(jié)器參數(shù)，此時(shí)按照電壓PI調(diào)節(jié)器二運(yùn)行，電壓PI調(diào)節(jié)器選擇通過信號(hào)切換功能實(shí)現(xiàn)；在 電網(wǎng)出現(xiàn)電壓跌落故障時(shí)，系統(tǒng)中疊加了
-電流前饋分量，用以保證直流側(cè)電壓穩(wěn) 定，該信號(hào)和電容電流一起構(gòu)成網(wǎng)側(cè)變換器電流參考信號(hào)ξ，取饋入電網(wǎng)的有功功率參考 值為 < =~乂； 網(wǎng)側(cè)變換器采用可調(diào)電壓外環(huán)控制策略；當(dāng)電網(wǎng)無故障時(shí)，按照常規(guī)電壓PI調(diào)節(jié)器一 運(yùn)行，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落故障時(shí)，按照電壓穩(wěn)定選取PID調(diào)節(jié)器參數(shù)，此時(shí)按照電壓 PI調(diào)節(jié)器二運(yùn)行，系統(tǒng)中疊加了電流前饋，用以保證直流側(cè)電壓穩(wěn)定；具體分析如下：
共屮fc、Fs乃且孤WJ邪;AyjA電機(jī)Am仴屻屻竿，Ude為直流側(cè)電壓，U sd、isd為永磁同 步發(fā)電機(jī)定子直軸電壓和電流分量，usq、isq為永磁同步發(fā)電機(jī)定子交軸電壓和電流分量，i g 為網(wǎng)側(cè)變換器電流，取饋入電網(wǎng)的有功功率參考值為< =?乂。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電網(wǎng)永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)變流器控制方法，該系統(tǒng)由風(fēng)力機(jī)、永磁直驅(qū)式同步發(fā)電機(jī)、機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器、PWM控制信號(hào)產(chǎn)生裝置、機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器控制模塊等構(gòu)成。提出一種電網(wǎng)故障情況下永磁直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)變流器控制方法，機(jī)側(cè)變換器采用基于電壓跌落因子的控制策略，通過有功功率信號(hào)和電壓跌落因子相互融合，保證了直流側(cè)電容兩側(cè)的功率基本相等，在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)不過流的同時(shí)，直流側(cè)電壓將被控制在一個(gè)安全范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了功率平穩(wěn)交互。網(wǎng)側(cè)變換器采用可調(diào)電壓外環(huán)控制策略，在故障和非故障狀態(tài)下采用不同的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，能夠適應(yīng)各種電網(wǎng)故障，在故障狀態(tài)下能對(duì)電網(wǎng)提供一定的無功支持，提高風(fēng)電機(jī)組的故障穿越運(yùn)行能力。
【IPC分類】H02J3-38
【公開號(hào)】CN104682444
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510144554
【發(fā)明人】張?jiān)? 王武, 羅書克
【申請(qǐng)人】許昌學(xué)院
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日