專利名稱：電網(wǎng)故障情況下雙饋風(fēng)力發(fā)電機的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(DFIG)轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器的控制方法， 屬于風(fēng)力發(fā)電機控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(DFIG)的變速風(fēng)電機組由于具有能量轉(zhuǎn)換效率高，有功和 無功功率獨立調(diào)節(jié)等優(yōu)點，成為世界風(fēng)電市場上的主流機型。DFIG定子側(cè)直接和電網(wǎng)相連， 對電網(wǎng)故障非常敏感。電網(wǎng)故障會造成發(fā)電機定子電壓突變，定子電流產(chǎn)生振蕩，同時發(fā)電 機定子有功和無功功率和電磁轉(zhuǎn)矩也會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。另外，由于轉(zhuǎn)子與定子之間的強耦 合，突變的定子電壓會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流大幅波動，影響到雙饋電機的運行狀態(tài)。當(dāng)電網(wǎng)故障達 到一定程度時，為保護變頻裝置的運行安全，風(fēng)電機組將不得不從電網(wǎng)中解列。大規(guī)模風(fēng)電 機組從電網(wǎng)解列，將進一步惡化電網(wǎng)，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成嚴(yán)重影響。對此，電網(wǎng)運營商 要求風(fēng)電機組在電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時，在一定范圍內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機不能脫離電網(wǎng)，并向 電網(wǎng)提供有功和無功支持。例如，英國國家電網(wǎng)要求在圖1所示的電壓范圍內(nèi)風(fēng)電場能夠 并網(wǎng)運行。圖中電壓范圍所指為風(fēng)電場連接點電壓，由于發(fā)電機和連接點存在電氣隔離，電 網(wǎng)故障時發(fā)電機機端電壓跌落程度會小于連接點電壓跌落程度。目前國內(nèi)、外對電網(wǎng)故障下DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)的控制方法主要是采用了轉(zhuǎn)子短路保護 技術(shù)。該方法在電網(wǎng)故障時，雖然保護了勵磁變流器和轉(zhuǎn)子繞組，但此時發(fā)電機運行在感應(yīng) 電動機方式，需要從電網(wǎng)吸收大量的無功功率，這將進一步惡化電網(wǎng)；第二，保護電路的投 切操作會對系統(tǒng)產(chǎn)生暫態(tài)沖擊；另外，加設(shè)新的保護裝置提高了系統(tǒng)成本。有學(xué)者引入新型 拓撲結(jié)構(gòu)，該方案控制復(fù)雜，且由于該方案在輸電系統(tǒng)故障時發(fā)電機脫網(wǎng)運行，因此對電網(wǎng) 恢復(fù)正常運行起不到積極的支持作用；同樣，該方案需要增加系統(tǒng)的成本。采用改進的勵磁控制算法通過對轉(zhuǎn)子側(cè)的控制在一定程度上能夠彌補電網(wǎng)電壓 故障對雙饋電機運行所造成的影響。其優(yōu)點在于無需提高系統(tǒng)成本，且在電網(wǎng)跌落時可以 給電網(wǎng)提供有功無功支持。因此，有必要設(shè)計一種電網(wǎng)故障下DFIG轉(zhuǎn)子電流的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種電網(wǎng)故障下DFIG轉(zhuǎn)子 電流控制方法，該方法不需要添設(shè)額外的硬件裝置，可以有效抑制電網(wǎng)故障引起的DFIG轉(zhuǎn) 子電流振蕩，實現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機的并網(wǎng)運行，提高了 DFIG在電網(wǎng)故障下的運行性能。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案—種電網(wǎng)故障情況下雙饋風(fēng)力發(fā)電機的控制方法，包括下列步驟(1)檢測三相定子電壓，三相定子電流，三相轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子位置角并計算旋轉(zhuǎn)角 速度；(2)將檢測到的三相定子電壓、三相定子電流和三相轉(zhuǎn)子電流經(jīng)3/2變換模塊得 到兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流；
(3)將定子兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓信號經(jīng)軟件鎖相環(huán)，得到定子磁鏈以及 定子磁鏈位置角，并將定子電壓與定子電流以定子磁鏈位置角進行Park變換，得到同步旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸定子電壓與定子電流；根據(jù)步驟(1)得到的轉(zhuǎn)子位置角計算滑差角度，對滑 差角度微分得到滑差角速度；根據(jù)步驟(2)中計算得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電流以 滑差角度進行Park變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸轉(zhuǎn)子電流；(4)根據(jù)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的定子電壓、定子電流計算定子無功功率；根據(jù)定子磁 鏈、滑差角速度及旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)子電流計算轉(zhuǎn)子解耦補償電壓；將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸轉(zhuǎn) 子電流分別通過兩個帶通濾波器和超前滯后環(huán)節(jié)后得到轉(zhuǎn)子電流的一倍頻分量和二倍頻 分量實際值，將此實際值分別與一倍頻分量和二倍頻分量給定值做差并分別通過兩個PI 控制器，計算得到一倍頻分量補償項和二倍頻分量補償項，將兩個補償項求和；(5)將定子無功功率的給定值與步驟(4)得到的定子無功功率的實際值的差經(jīng)過 PI控制器后，計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子d軸電流的給定值；將轉(zhuǎn)速給定值與步驟(1)計 算得到的旋轉(zhuǎn)角速度實際值的差經(jīng)過PI控制器后，計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子q軸電流的 給定值；(6)將步驟(5)中計算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸轉(zhuǎn)子電流的兩個給定值分別與 步驟(3)所計算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d、q軸轉(zhuǎn)子電流相減，然后經(jīng)過PI控制器計算得到 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸轉(zhuǎn)子電壓的參考值；(7)將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸轉(zhuǎn)子電壓參考值分別與各自的轉(zhuǎn)子解耦補償電壓與兩 補償項的和相加，以滑差角度為變換角進行反Park變換，得到轉(zhuǎn)子兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn) 子電壓；該轉(zhuǎn)子電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。作為進一步的實施方式，步驟(4)中所述的兩個帶通濾波器角頻率ω。分別設(shè)置 為同步角速度ω 3和二倍頻角速度2 ω s。本發(fā)明的控制方法在不改動硬件結(jié)構(gòu)的情況下，僅通過在傳統(tǒng)有功、無功功率解 耦的矢量控制的兩個電壓內(nèi)環(huán)中分別加入電壓補償控制環(huán)節(jié)來補償電網(wǎng)故障瞬間發(fā)電機 轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的一倍頻分量和二倍頻分量，抑制電網(wǎng)電壓故障所帶來的轉(zhuǎn)子過電流，實現(xiàn)雙饋 風(fēng)力發(fā)電機的穩(wěn)定控制和故障下并網(wǎng)運行。同時，由于轉(zhuǎn)子電流得到很好抑制，定子電流， 定子有功、無功功率以及電磁轉(zhuǎn)矩在電網(wǎng)對稱跌落故障時產(chǎn)生的一倍頻分量也得到相應(yīng)的 改善。


圖1為英國國家電網(wǎng)對電網(wǎng)故障時風(fēng)電場并網(wǎng)運行的電壓范圍要求。圖2為電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流控制原理圖。圖3為定子電壓50%單相跌落故障下采用傳統(tǒng)矢量控制方法的電流控制效果 圖，圖中(a)為定子三相電壓Usabe(KA) ； (b)為轉(zhuǎn)子三相電流Irabe(KA) ； (c)為定子三相電 流Isabe(KA) ； (d)為電機轉(zhuǎn)速n(r/min) ； (e)為電磁轉(zhuǎn)矩Te(KN · m) ； (f)為定子有功功率 Ps(MW) ； (g)為定子無功功率Qs(MVar)。圖4為定子電壓50%單相跌落故障下采用本發(fā)明控制方法的電流抑制效果圖， 圖中(a)為定子三相電壓Usabe(KA) ； (b)為轉(zhuǎn)子三相電流Irabe(KA) ； (c)為定子三相電 流Isabe(KA) ； (d)為電機轉(zhuǎn)速n(r/min) ； (e)為電磁轉(zhuǎn)矩Te(KN · m) ； (f)為定子有功功率Ps(MW) ； (g)為定子無功功率Qs(MVar)。圖5為定子電壓50%兩相對地跌落故障下采用傳統(tǒng)矢量控制方法的電流抑制效 果圖，圖中(a)為定子三相電壓Usabe(KA) ； (b)為轉(zhuǎn)子三相電流IMb。(KA) ； (c)為定子三相 電流Isab。(KA) ； (d)為電機轉(zhuǎn)速n(r/min) ； (e)為電磁轉(zhuǎn)矩Te (KN · m) ； (f)為定子有功功率 Ps(MW) ； (g)為定子無功功率Qs(MVar)。圖6為定子電壓50%兩相對地跌落故障下采用本發(fā)明控制方法的電流抑制效果 圖，圖中(a)為定子三相電壓Usabe(KA) ； (b)為轉(zhuǎn)子三相電流Irabe(KA) ； (c)為定子三相電 流Isabe(KA) ； (d)為電機轉(zhuǎn)速n(r/min) ； (e)為電磁轉(zhuǎn)矩Te(KN · m) ； (f)為定子有功功率 Ps(MW) ； (g)為定子無功功率Qs(MVar)。圖7為定子電壓80%三相對稱跌落故障下采用傳統(tǒng)矢量控制方法的效果圖， 圖中(a)為定子三相電壓Usabe(KA) ； (b)為轉(zhuǎn)子三相電流Irabe(KA) ； (c)為定子三相電 流Isabe(KA) ； (d)為電機轉(zhuǎn)速n(r/min) ； (e)為電磁轉(zhuǎn)矩Te(KN · m) ； (f)為定子有功功率 Ps(MW) ； (g)為定子無功功率Qs(MVar)。圖8為定子電壓80%三相對稱跌落故障下采用本發(fā)明控制方法的效果圖，圖 中(a)為定子三相電壓Usabe(KA) ； (b)為轉(zhuǎn)子三相電流Irabe(KA) ； (c)為定子三相電流 Isabc(KA) ； (d)為電機轉(zhuǎn)速n(r/min) ； (e)為電磁轉(zhuǎn)矩Te (KN · m) ； (f)為定子有功功率 Ps(MW) ； (g)為定子無功功率Qs(MVar)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。電網(wǎng)故障一般分為對稱故障和不對稱故障，對稱故障一般是由電網(wǎng)三相對地短路 引起，不對稱故障分為單相對地短路故障、二相對地短路故障和相間短路故障。電網(wǎng)故障會 造成的發(fā)電機定子電壓的跌落，定子電壓的變化將引起發(fā)電機定子磁鏈發(fā)生改變。正常情 況下發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子電壓方程可表示為空間矢量形式
=Rf^⑴
K=RX^
、at式中U、i、Ψ、R分別代表靜止坐標(biāo)系下電壓、電流、磁鏈和電阻。上標(biāo)“S”和“r” 分別表示定子和轉(zhuǎn)子參考軸系，下標(biāo)“S”和“r”分別表示定子和轉(zhuǎn)子變量。在電網(wǎng)故障發(fā)生時，定子電壓瞬間發(fā)生跌落，假設(shè)忽略定子電阻，由式(1)可以看 出，定子磁鏈將跟著產(chǎn)生變化。然而，根據(jù)超導(dǎo)體閉合回路磁鏈?zhǔn)睾阍砗屠愦味煽芍?雖然定子電壓發(fā)生了突變，但故障瞬間發(fā)電機定子磁鏈將保持恒定不變。即定子磁鏈中將 產(chǎn)生暫態(tài)直流分量和負序分量(不對稱故障)來維持電壓跌落瞬間發(fā)電機定子磁鏈恒定。 如果考慮定子電阻的影響，此直流分量和負序分量會隨時間衰減。對稱故障所產(chǎn)生的磁鏈 直流分量在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下可表示為一倍頻分量，不對稱故障所產(chǎn)生的磁鏈負序分量在 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下可表示為二倍頻分量，定子磁鏈一倍頻和二倍頻分量會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流波 動。假設(shè)在故障發(fā)生瞬間只考慮電磁暫態(tài)過程，而不計機械暫態(tài)過程，即在暫態(tài)過程 期間發(fā)電機保持轉(zhuǎn)速不變。由于故障發(fā)生時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子還以故障前轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子磁鏈直流分量和轉(zhuǎn)子的相對速度為電機轉(zhuǎn)速，定子磁鏈負序分量和轉(zhuǎn)子的相對速度為電機轉(zhuǎn)速與 同步速之和。定子磁鏈直流分量和負序分量會對轉(zhuǎn)子磁鏈產(chǎn)生影響。根據(jù)閉合回路磁鏈?zhǔn)?恒原理，為了保持轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)睾?，轉(zhuǎn)子回路中將分別出現(xiàn)頻率為電機轉(zhuǎn)速和電機轉(zhuǎn)速與同 步速之和(不對稱故障)的兩個電流分量，這兩個交流電流分量將分別產(chǎn)生兩個相應(yīng)的磁 鏈來抵消定子磁鏈對轉(zhuǎn)子的影響。轉(zhuǎn)子感生的交流電流即是故障發(fā)生時轉(zhuǎn)子產(chǎn)生大電流的 主要原因。根據(jù)式(1)，故障發(fā)生時轉(zhuǎn)子磁鏈保持恒定，轉(zhuǎn)子電壓將隨電流一起分別產(chǎn)生轉(zhuǎn) 速頻率和電機轉(zhuǎn)速與同步速之和(不對稱故障)的兩個電流分量。轉(zhuǎn)子感生的頻率為轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速和電機轉(zhuǎn)速與同步速之和(不對稱故障)的兩個電流、磁鏈和電壓分量，經(jīng)坐標(biāo)變換到 定子靜止坐標(biāo)系分別為一個直流分量和一個負序分量(不對稱故障)，這可以理解為定子 直流分量和負序分量對轉(zhuǎn)子影響的逆過程。根據(jù)以上電網(wǎng)故障時風(fēng)力發(fā)電機內(nèi)部暫態(tài)電磁關(guān)系的分析可知，如果通過對轉(zhuǎn)子 勵磁電壓的補償來抑制轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流，可以抵消定子磁鏈暫態(tài)直流分量對發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè) 的不良影響，使雙饋發(fā)電機能夠在電網(wǎng)電壓三相跌落故障發(fā)生時保證發(fā)電機的并網(wǎng)運行。圖2為電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流控制原理圖。其控制方法具體包括如 下步驟(1)采用電壓傳感器和電流傳感器分別檢測三相定子電壓Vsab。，三相定子電流 Isab。，三相轉(zhuǎn)子電流Irab。，采用編碼器檢測轉(zhuǎn)子位置角θ ^并計算旋轉(zhuǎn)角速度(2)將步驟(1)檢測到的三相定子電壓Vsab。、三相定子電流Isabe和三相轉(zhuǎn)子電流 Irabc經(jīng)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓Vsa e、定子電流Isa 0和轉(zhuǎn)子電流
If α β (3)將定子兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓信號Vsa 0經(jīng)軟件鎖相環(huán)，得到定子磁鏈 以及定子磁鏈位置角θ s;定子電壓Vsae與定子電流Isae以定子磁鏈位置角es進行
Park變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的定子電壓Usd、、與定子電流isd、、；根據(jù)步驟⑴得到 的轉(zhuǎn)子位置角θ ^計算得到滑差角度θ s-θ ρ滑差角度微分得到滑差角速度ω sl。根據(jù)步 驟(2)中計算得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電流Lae以滑差角度進行park變 換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)子電流irf、irq ；(4)通過步驟(3)計算得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的定子電壓usd、us(1，定子電流isd、isi 和轉(zhuǎn)子電流、、計算得到定子有功功率Ps、無功功率Qs和電磁轉(zhuǎn)矩Te ；用步驟(3)中得 到的定子磁鏈、滑差角速度《sl及轉(zhuǎn)子電流irf、、計算轉(zhuǎn)子解耦補償電壓urf、u 。將 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸轉(zhuǎn)子電流分別通過兩個帶通濾波器和超前滯后環(huán)節(jié)后得到轉(zhuǎn)子電流的 一倍頻分量和二倍頻分量實際值，將此實際值分別與一倍頻分量和二倍頻分量給定值做差 并分別通過兩個PI控制器，計算得到一倍頻分量補償項和二倍頻分量補償項，并將兩補償 量求禾口得Ucrd> Ucrq ；(5)將定子無功功率的給定值Q/與步驟(4)計算得到的定子無功功率的實際值 Qs的差經(jīng)過PI控制器后，計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子d軸電流的給定值ij ；將轉(zhuǎn)速給定 值ω/與步驟(1)計算得到的旋轉(zhuǎn)角速度實際值的差經(jīng)過PI控制器后，計算得到旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子q軸電流的給定值；(6)將步驟(5)中計算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子d、q軸電流的給定值i,/和。 分別與步驟(3)所計算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d、q軸轉(zhuǎn)子電流、和、相減，然后經(jīng)過PI控制器計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子d、q軸電壓的參考值U^和Un；；(7)步驟(6)計算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓參考值 /、11 ；分別與步驟⑷ 中計算得到的各自的轉(zhuǎn)子解耦補償電壓Urf’、ur；和補償項的和u。rf、Ucrq相加，以步驟(3) 中檢測到的滑差角度θ s- θ ^為變換角進行反Park變換，得到轉(zhuǎn)子兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn) 子電壓Ia 0 ；該轉(zhuǎn)子電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。本發(fā)明的設(shè)計要點即是在上述電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電機的控制方法中，通過分 析過電流產(chǎn)生的原因及過電流的特點，利用電壓補償環(huán)對轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流進行抑制。實現(xiàn)了 電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電機的并網(wǎng)運行。所述電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電機的控制方法原理分析如下首先對傳統(tǒng)定子磁鏈定向的有功、無功功率解耦矢量控制進行分析。定子磁鏈定 向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋電機數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)如下當(dāng)定子和轉(zhuǎn)子側(cè)取電動機慣例時，雙饋發(fā)電機在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的基本方程 為
uSd =RJsd + ψΜ dt — usq =RJsq +dWsq , + (OsWsi at(2)Urd =RrKd^dt項% =RrKq +dVrq , at其中usd、u分別為定子電壓的d、q軸分量，urf、Uni分別為轉(zhuǎn)子電壓的d、q軸分量，
isd、isi分別為定子電流的d、q軸分量，i,d、i 分別為轉(zhuǎn)子電流的d、q軸分量，￥sd, 分 別為定子磁鏈的d、q軸分量，ΨΜ、Ψηι分別為轉(zhuǎn)子磁鏈的d、q軸分量；RS、艮分別為定、轉(zhuǎn)子 電阻；《s為同步旋轉(zhuǎn)角速度，為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度，ω3 為轉(zhuǎn)差角速度，COsl= (COs-ω》
磁鏈方程
wA=Li,+Li ,
τ sas sa m ra
^sq L,Sq ^-jIrZrq(3)
Wrd = LJsd + Lrird
^rqSq + ^r^rq
式中Ls為定子自感，Lr為轉(zhuǎn)子自感，Lffl為定子與轉(zhuǎn)子互感。
把同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸定向在定子磁鏈上，即令(Osd= cos，U/sa = 0。由公式
(3)中的前兩式可推導(dǎo)得
i = Ψλ.__2L i
sd L L ra
^sqj ^rq
Ls
(4)
將公式(4)與公式(2)中的后兩式和公式(3)中的后兩式聯(lián)立可得 di
--ω MLj^
(5)
Urd = RrKd +_ G)SlClLriri
dt
diL
=RrKq +(jLr^ + Wrd +γΨ.)
權(quán)利要求
一種電網(wǎng)故障情況下雙饋風(fēng)力發(fā)電機的控制方法，包括下列步驟(1)檢測三相定子電壓，三相定子電流，三相轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子位置角并計算旋轉(zhuǎn)角速度；(2)將檢測到的三相定子電壓、三相定子電流和三相轉(zhuǎn)子電流經(jīng)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流；(3)將定子兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓信號經(jīng)軟件鎖相環(huán)，得到定子磁鏈以及定子磁鏈位置角，并將定子電壓與定子電流以定子磁鏈位置角進行Park變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸定子電壓與定子電流；根據(jù)步驟(1)得到的轉(zhuǎn)子位置角計算滑差角度，對滑差角度微分得到滑差角速度；根據(jù)步驟(2)中計算得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電流以滑差角度進行Park變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸轉(zhuǎn)子電流；(4)根據(jù)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的定子電壓、定子電流計算定子無功功率；根據(jù)定子磁鏈、滑差角速度及旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)子電流計算轉(zhuǎn)子解耦補償電壓；將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸轉(zhuǎn)子電流分別通過兩個帶通濾波器和超前滯后環(huán)節(jié)后得到轉(zhuǎn)子電流的一倍頻分量和二倍頻分量實際值，將此實際值分別與一倍頻分量和二倍頻分量給定值做差并分別通過兩個PI控制器，計算得到一倍頻分量補償項和二倍頻分量補償項，將兩個補償項求和；(5)將定子無功功率的給定值與步驟(4)得到的定子無功功率的實際值的差經(jīng)過PI控制器后，計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子d軸電流的給定值；將轉(zhuǎn)速給定值與步驟(1)計算得到的旋轉(zhuǎn)角速度實際值的差經(jīng)過PI控制器后，計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子q軸電流的給定值；(6)將步驟(5)中計算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸轉(zhuǎn)子電流的兩個給定值分別與步驟(3)所計算得到的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d、q軸轉(zhuǎn)子電流相減，然后經(jīng)過PI控制器計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸轉(zhuǎn)子電壓的參考值；(7)將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸轉(zhuǎn)子電壓參考值分別與各自的轉(zhuǎn)子解耦補償電壓與兩補償項的和相加，以滑差角度為變換角進行反Park變換，得到轉(zhuǎn)子兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓；該轉(zhuǎn)子電壓信號經(jīng)過空間矢量脈寬調(diào)制后，產(chǎn)生控制功率器件的開關(guān)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)故障情況下雙饋風(fēng)力發(fā)電機的控制方法，其特征在于， 步驟(4)中所述的兩個帶通濾波器角頻率ω。分別設(shè)置為同步角速度和二倍頻角速度 2"s。
全文摘要
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機功率變換裝置控制領(lǐng)域，涉及一種電網(wǎng)故障情況下雙饋風(fēng)力發(fā)電機的控制方法計算旋轉(zhuǎn)角速度；計算兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓、定子電流和轉(zhuǎn)子電流；計算定子磁鏈，并計算同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸定子電壓與定子電流；計算滑差角度和滑差角速度；計算旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸轉(zhuǎn)子電流；計算定子無功功率；計算轉(zhuǎn)子解耦補償電壓；將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d、q軸轉(zhuǎn)子電流分別通過兩個帶通濾波器和超前滯后環(huán)節(jié)后得到轉(zhuǎn)子電流的一倍頻分量和二倍頻分量實際值，將此實際值分別與一倍頻分量和二倍頻分量給定值做差并分別通過兩個PI控制器，計算得到一倍頻分量補償項和二倍頻分量補償項，將兩個補償項求和；將轉(zhuǎn)速給定值與旋轉(zhuǎn)角速度實際值的差經(jīng)過PI控制器后，計算得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子q軸電流的給定值及旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d、q軸轉(zhuǎn)子電壓的參考值；計算轉(zhuǎn)子兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓；生成控制功率器件的開關(guān)信號。本發(fā)明可以有效抑制電網(wǎng)故障引起的DFIG轉(zhuǎn)子電流振蕩，實現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機的不脫網(wǎng)運行，提高DFIG在電網(wǎng)故障下的運行性能。
文檔編號H02J3/38GK101977006SQ20101052447
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者史婷娜, 夏長亮, 王萌, 陳煒 申請人:天津大學(xué)