本發(fā)明涉及直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種直驅(qū)風(fēng)電變流器高電壓穿越控制方法。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)系統(tǒng)往往由于負(fù)載切換或線路故障等原因，產(chǎn)生電網(wǎng)過(guò)電壓現(xiàn)象，是電網(wǎng)暫態(tài)故障之一。隨著風(fēng)電機(jī)組越來(lái)越大規(guī)模的并網(wǎng)，風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)間的相互影響，風(fēng)電機(jī)組的故障處理能力顯得尤為重要。直驅(qū)型風(fēng)電變流器的網(wǎng)側(cè)直接與電網(wǎng)相連，當(dāng)電網(wǎng)電壓驟升時(shí)，電網(wǎng)側(cè)的功率不僅無(wú)法送出，且機(jī)側(cè)的功率還在源源不斷的流入變流器，將會(huì)導(dǎo)致變流器內(nèi)部直流母線上的電壓快速升高，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)故障停機(jī)脫網(wǎng)，嚴(yán)重情況下還可能因?yàn)檫^(guò)電壓毀壞功率器件等，造成重大損失。為更好地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)，同時(shí)防止風(fēng)電大規(guī)模脫網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，因此，風(fēng)電機(jī)組變流器應(yīng)具備一定的高電壓故障穿越能力。
目前，現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)高電壓穿越的應(yīng)用有，如申請(qǐng)?zhí)枺?01410612059.6，《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組高電壓穿越控制方法和裝置》，根據(jù)采樣電網(wǎng)電壓不同，采用不同控制模式切換調(diào)整網(wǎng)側(cè)控制策略，調(diào)節(jié)無(wú)功電流輸出。該專(zhuān)利采用pi控制器閉環(huán)控制，對(duì)直流母線電壓未進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，不利于高電壓穿越過(guò)程中的pwm波調(diào)制，而且還有可能引起過(guò)調(diào)制，使并網(wǎng)諧波不滿足要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種直驅(qū)風(fēng)電變流器高電壓穿越的控制方法，用來(lái)解決當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)高電壓故障時(shí)直驅(qū)風(fēng)電變流器的短時(shí)穿越控制問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種直驅(qū)風(fēng)電變流器高電壓穿越控制方法，其包括以下步驟：
步驟1、通過(guò)直驅(qū)風(fēng)電變流器網(wǎng)側(cè)控制模塊，實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)的三相電壓，利用正、負(fù)序雙同步的軟件鎖相模塊，對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，得到電網(wǎng)電壓的正、負(fù)序相角；
步驟2、利用步驟1得到的電網(wǎng)電壓的正、負(fù)序相角，對(duì)變流器網(wǎng)側(cè)輸出電流進(jìn)行正、負(fù)序分解，得到變流器網(wǎng)側(cè)輸出電流在d軸和q軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的正、負(fù)序分量，即電流d軸的正、負(fù)序分量和電流q軸的正、負(fù)序分量；
步驟3、網(wǎng)側(cè)控制單元采用直流母線電壓外環(huán)、輸出電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略，直流母線電壓外環(huán)根據(jù)給定參考值udc*與實(shí)際測(cè)量的直流母線電壓的差值進(jìn)行比例諧振(pr)控制調(diào)節(jié)，輸出電流內(nèi)環(huán)包括電流正序分量環(huán)及電流負(fù)序分量環(huán)，電流正序分量環(huán)對(duì)步驟2中得到的變流器網(wǎng)側(cè)輸出電流d軸和q軸的正序分量進(jìn)行比例諧振(pr)控制閉環(huán)調(diào)節(jié)，電流負(fù)序分量環(huán)對(duì)步驟2中得到的變流器網(wǎng)側(cè)輸出電流d軸和q軸的負(fù)序分量進(jìn)行比例諧振(pr)控制閉環(huán)調(diào)節(jié)；
步驟4、將步驟3中所述電流負(fù)序分量環(huán)的電流d軸和q軸負(fù)序給定值設(shè)為零，保證逆變器輸出電流負(fù)序分量為零，使得輸出三相電流平衡；將步驟3中所述電流正序分量環(huán)的電流環(huán)采用正序電流前饋補(bǔ)償解耦控制，其中電流d軸的正序參考電流為id*，id*由直流母線電壓與直流母線電流的自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊經(jīng)過(guò)pr控制器計(jì)算后獲得，電流q軸的正序參考電流為iq*，所述iq*根據(jù)以下公式獲得：
步驟5、將步驟3中所述變流器直流母線電壓外環(huán)設(shè)定的參考值udc*根據(jù)電網(wǎng)電壓的幅值進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。
優(yōu)選的，所述步驟4中電流d軸的正序參考電流id*為，id*≤in*k，
其中，in為網(wǎng)測(cè)輸出額定電流值，k為高電壓穿越系數(shù)，所述k值選取范圍為0.35至0.78之間。
優(yōu)選的，所述步驟4中的imax為網(wǎng)側(cè)變流器輸出電流額定值的1.5倍。
優(yōu)選的，步驟5中所述變流器直流母線電壓外環(huán)設(shè)定的參考值udc*按以下公式獲得：udc*＝udc_ref+△udc，
其中udc_ref為非高電壓故障時(shí)期的直流母線電壓參考值，△udc為直流母線電壓調(diào)整步長(zhǎng)，
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是，本發(fā)明采用輸出電流正負(fù)序分量共同來(lái)控制輸出調(diào)制波，采用比例諧振控制器進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，同時(shí)還對(duì)變流器直流母線電壓外環(huán)設(shè)定的參考值udc*根據(jù)電網(wǎng)電壓的幅值進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，能夠承載直流母線電壓的短時(shí)波動(dòng)及不同直流母線電壓幅值下的調(diào)制方式，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)制現(xiàn)象，同時(shí)還能滿足并網(wǎng)諧波要求，在控制策略下，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)電壓非故障狀態(tài)下的變流器正常運(yùn)行，還能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)高電壓故障時(shí)的直驅(qū)風(fēng)電變流器的短時(shí)穿越功能。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例網(wǎng)側(cè)模塊采用的控制策略示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參照附圖，一種直驅(qū)風(fēng)電變流器高電壓穿越控制方法，其包括以下步驟：
步驟1、通過(guò)直驅(qū)風(fēng)電變流器網(wǎng)側(cè)控制模塊，實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)的三相電壓，利用正、負(fù)序雙同步的軟件鎖相模塊，對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行正負(fù)序雙同步鎖相1，得到電網(wǎng)電壓的正、負(fù)序相角；
步驟2、利用步驟1得到的電網(wǎng)電壓的正、負(fù)序相角，對(duì)變流器網(wǎng)側(cè)輸出電流進(jìn)行正負(fù)序分解2，得到變流器網(wǎng)側(cè)輸出電流在d軸和q軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的正、負(fù)序分量，即電流d軸的正、負(fù)序分量和電流q軸的正、負(fù)序分量；
步驟3、網(wǎng)側(cè)控制單元采用直流母線電壓外環(huán)、輸出電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略，直流母線電壓外環(huán)根據(jù)給定參考值udc*與實(shí)際測(cè)量的直流母線電壓的差值進(jìn)行比例諧振(pr)控制調(diào)節(jié)，輸出電流內(nèi)環(huán)包括電流正序分量環(huán)及電流負(fù)序分量環(huán)，電流正序分量環(huán)對(duì)步驟2中得到的變流器網(wǎng)側(cè)輸出電流d軸和q軸的正序分量進(jìn)行比例諧振(pr)控制閉環(huán)調(diào)節(jié)，電流負(fù)序分量環(huán)對(duì)步驟2中得到的變流器網(wǎng)側(cè)輸出電流d軸和q軸的負(fù)序分量進(jìn)行比例諧振(pr)控制閉環(huán)調(diào)節(jié)；
步驟4、將步驟3中所述電流負(fù)序分量環(huán)的電流d軸和q軸負(fù)序給定值設(shè)為零，保證逆變器輸出電流負(fù)序分量為零，使得輸出三相電流平衡；將步驟3中所述電流正序分量環(huán)的電流環(huán)采用正序電流前饋補(bǔ)償解耦3控制，其中電流d軸的正序參考電流為id*，id*由直流母線電壓與直流母線電流的自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊經(jīng)過(guò)pr控制器計(jì)算后獲得，電流q軸的正序參考電流為iq*，所述iq*根據(jù)以下公式獲得：
步驟5、將步驟3中所述變流器直流母線電壓外環(huán)設(shè)定的參考值udc*根據(jù)電網(wǎng)電壓的幅值進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整4,udc*按以下公式獲得：udc*＝udc_ref+△udc，
其中udc_ref為非高電壓故障時(shí)期的直流母線電壓參考值，△udc為直流母線電壓調(diào)整步長(zhǎng)，
本發(fā)明采用輸出電流正負(fù)序分量共同來(lái)控制輸出調(diào)制波，采用比例諧振控制器進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，同時(shí)還對(duì)變流器直流母線電壓外環(huán)設(shè)定的參考值udc*根據(jù)電網(wǎng)電壓的幅值進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整4，能夠承載直流母線電壓的短時(shí)波動(dòng)及不同直流母線電壓幅值下的調(diào)制方式，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)制現(xiàn)象，同時(shí)還能滿足并網(wǎng)諧波要求，在控制策略下，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在電網(wǎng)電壓非故障狀態(tài)下的變流器正常運(yùn)行，還能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)高電壓故障時(shí)的直驅(qū)風(fēng)電變流器的短時(shí)穿越功能。
以上只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，一個(gè)優(yōu)選示范例。本發(fā)明申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍并不只限于所述實(shí)施方式。凡與本實(shí)施例等效的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。