電網(wǎng)電壓不平衡下網(wǎng)側(cè)變換器無(wú)差拍功率控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率變換器控制領(lǐng)域，涉及一種電網(wǎng)電壓不平衡下網(wǎng)側(cè)變換器無(wú)差拍功率控制方法，包括：檢測(cè)網(wǎng)側(cè)變換器的三相電網(wǎng)電壓，三相交流側(cè)電流與直流側(cè)電壓；經(jīng)3/2坐標(biāo)變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓采樣值與交流側(cè)電流采樣值，并將電網(wǎng)電壓采樣值延遲四分之一電網(wǎng)周期后得到電網(wǎng)電壓延遲量；計(jì)算有功功率參考值；計(jì)算得到交流側(cè)電流參考值；計(jì)算無(wú)差拍功率控制的變換器交流側(cè)電壓；為補(bǔ)償計(jì)算與控制過(guò)程中的時(shí)間延遲，提前預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的變換器交流側(cè)電壓,并作為控制電壓；得到控制功率器件的開(kāi)關(guān)信號(hào)，用來(lái)控制功率開(kāi)關(guān)器件的通斷順序與通斷時(shí)間。本發(fā)明可有效控制網(wǎng)側(cè)變換器在電網(wǎng)電壓不平衡條件下具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠并網(wǎng)運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電網(wǎng)電壓不平衡下網(wǎng)側(cè)變換器無(wú)差拍功率控制方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)電壓不平衡下網(wǎng)側(cè)變換器的控制方法，適用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率變換器控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)側(cè)變換器由于具有交流側(cè)電流正弦、功率因數(shù)可控、能量雙向流動(dòng)等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)功率變換器與電網(wǎng)相連，電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)功率變換器特別是網(wǎng)側(cè)變換器的控制效果直接影響風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的性能與效率。不平衡電網(wǎng)電壓將造成網(wǎng)側(cè)變換器的交流側(cè)電流畸變、直流側(cè)電壓產(chǎn)生二倍頻波動(dòng)，這將影響轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的控制性能，進(jìn)而影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。
[0003]電網(wǎng)電壓不平衡下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器所采用的控制策略應(yīng)保證交流側(cè)電流正弦、直流側(cè)電壓無(wú)波動(dòng)。目前根據(jù)瞬時(shí)功率理論分析計(jì)算的控制策略大多通過(guò)控制網(wǎng)側(cè)變換器網(wǎng)側(cè)有功功率恒定、平均無(wú)功功率為零來(lái)得到正弦的交流側(cè)電流，但由于受到濾波電抗器上功率波動(dòng)的影響，變換器交流側(cè)有功功率存在二倍頻振蕩，導(dǎo)致直流側(cè)電壓具有較大的波動(dòng)。直接控制變換器交流側(cè)有功功率恒定理論上可消除直流側(cè)電壓波動(dòng)。但參考電流一般采用交流側(cè)電壓進(jìn)行計(jì)算，該電壓由電流內(nèi)環(huán)控制器計(jì)算得到，存在大量的開(kāi)關(guān)諧波，計(jì)算出的參考電流誤差較大，同時(shí)參考電流與交流側(cè)電壓之間的耦合作用導(dǎo)致誤差累積。以此參考電流為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的控制器控制得到的直流側(cè)電壓仍具有一定的波動(dòng)并且交流側(cè)電流存在大量諧波。因此有必要尋求一種新的參考電流計(jì)算方法同時(shí)保證直流側(cè)電壓恒定與交流側(cè)電流正弦。
[0004]除了良好的穩(wěn)態(tài)性能外，快速的動(dòng)態(tài)特性也是網(wǎng)側(cè)變換器控制策略設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的重要因素，以減小系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間，維護(hù)設(shè)備安全。傳統(tǒng)的比例積分(proportional-1ntegral, PI)控制器和比例諧振(proportional-resonant, PR)控制器雖然具有良好的穩(wěn)態(tài)跟蹤特性，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，參數(shù)調(diào)節(jié)復(fù)雜。全數(shù)字化的無(wú)差拍控制器可以對(duì)交、直流量實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確跟蹤，無(wú)需參數(shù)調(diào)節(jié)并且具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，對(duì)動(dòng)靜態(tài)性能要求都比較高的網(wǎng)側(cè)變換器來(lái)說(shuō)是一種很好的選擇。此外，傳統(tǒng)控制策略大多都是基于正、負(fù)序兩套同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，需要旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換、正負(fù)序分解與鎖相環(huán)節(jié)，計(jì)算與控制過(guò)程都比較復(fù)雜。因此有必要設(shè)計(jì)一種新的無(wú)差拍控制方法，將其應(yīng)用到電網(wǎng)電壓不平衡下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器的控制中，有效抑制交流側(cè)電流畸變與直流側(cè)電壓波動(dòng)，同時(shí)簡(jiǎn)化控制算法、提高暫態(tài)特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于解決電網(wǎng)電壓不平衡故障下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器的現(xiàn)有問(wèn)題，提供一種基于兩相靜止坐標(biāo)系下的無(wú)差拍功率控制方法，該方法可有效抑制網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)電流畸變與直流側(cè)電壓波動(dòng)，同時(shí)提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，以滿足電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器的動(dòng)靜態(tài)性能要求，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠并網(wǎng)運(yùn)行。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0007](I)檢測(cè)網(wǎng)側(cè)變換器當(dāng)前時(shí)刻(第k時(shí)刻)的三相電網(wǎng)電壓1^00、1^(10、118。(10，三相交流側(cè)電流iga (k)、igb (k)、igc (k)與直流側(cè)電壓ud。(k)；
[0008](2)將步驟(1)得到的電網(wǎng)電壓采樣值與三相交流側(cè)電流采樣值經(jīng)3/2坐標(biāo)變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓采樣值uga (k)、ug0 (k)與交流側(cè)電流采樣值iga (k)、ige(k)，并將電網(wǎng)電壓采樣值延遲四分之一電網(wǎng)周期后得到電網(wǎng)電壓延遲量u' ga(k)、u' g0 (k)；
[0009](3)將直流側(cè)電壓參考值與步驟⑴得到的直流側(cè)電壓采樣值做差，經(jīng)過(guò)比例積分控制器得到的輸出量再與直流側(cè)電壓參考值相乘得到有功功率參考值p*(k)；
[0010](4)將步驟⑵得到的電網(wǎng)電壓采樣值、電網(wǎng)電壓延遲量和步驟(3)得到有功功率
參考值作為參考電流計(jì)算模塊的輸入量，計(jì)算得到交流側(cè)電流參考值匕㈨、ζβ(4計(jì)算公式為
【權(quán)利要求】
1.一種電網(wǎng)電壓不平衡下網(wǎng)側(cè)變換器無(wú)差拍功率控制方法，包括下列步驟: (1)檢測(cè)網(wǎng)側(cè)變換器當(dāng)前時(shí)刻(第k時(shí)刻)的三相電網(wǎng)電壓，三相交流側(cè)電流與直流側(cè)電壓； (2)將步驟(1)得到的三相電網(wǎng)電壓采樣值與三相交流側(cè)電流采樣值經(jīng)3/2坐標(biāo)變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓采樣值uga (k)、ug0 (k)與交流側(cè)電流采樣值iga (k)、ig0 (k)，并將兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓采樣值uga (k)、Uge (k)延遲四分之一電網(wǎng)周期后得到電網(wǎng)電壓延遲量u, ga(k)、u, g0 (k); (3)將直流側(cè)電壓參考值與步驟(1)檢測(cè)到的直流側(cè)電壓值做差，經(jīng)過(guò)比例積分控制器得到的輸出量再與直流側(cè)電壓參考值相乘得到有功功率參考值P*(k)； (4)將步驟(2)得到的兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓采樣值、電網(wǎng)電壓延遲量和步驟(3)得到有功功率參考值作為參考電流計(jì)算模塊的輸入量，計(jì)算得到交流側(cè)電流參考值& W、‘ (辦計(jì)算公式為:
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103515955SQ201310456797
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】陳煒, 耿秀杰, 夏長(zhǎng)亮 申請(qǐng)人:天津大學(xué)