一種基于滑模+重復(fù)的dfig控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于風力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于滑模+重復(fù)的DFIG控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交流勵磁雙饋異步發(fā)電機(doubly fed induction generator,DFIG)具有變速恒 頻運行、有功功率和無功功率獨立解耦控制及變頻器容量小等優(yōu)點，在風力發(fā)電領(lǐng)域得到 了廣泛的應(yīng)用。其中DFIG的定子與電網(wǎng)直接相連，電網(wǎng)狀況將會直接影響系統(tǒng)的運行。我國 國家標準GB/T15543-2008《電能質(zhì)量三相電壓不平衡》及GB/T14549-1993《電能質(zhì)量-公用 電網(wǎng)諧波》，允許正常運行電網(wǎng)中，存在一定的負序電壓和各次諧波電壓。在該電網(wǎng)下，DFIG 定子輸出電流將發(fā)生不平衡及諧波畸變，極可能超出GB/T14549-1993《電能質(zhì)量-公用電網(wǎng) 諧波》中規(guī)定的上限值。若強行并網(wǎng)，將進一步降低電網(wǎng)質(zhì)量，影響用電負荷等的電網(wǎng)環(huán)境。 因此，探討非理想電網(wǎng)條件下DFIG的控制技術(shù)，以消除由此所引入的定子電流不平衡及諧 波分量。目前，國內(nèi)外對此的研究主要有：1)基于諧振控制器的矢量控制方法;2)諧振滑模 控制方法。其中Hu Jiabing等在文獻"Coordinated control of DFIG's RSC and GSC under generalized unbalanced and distorted grid voltage conditions"（IEEE Transations on Industrial Electronics,2013)中在傳統(tǒng)的矢量控制加入諧振調(diào)節(jié)器， 全宇和年珩在文獻"不平衡及諧波電壓下雙饋感應(yīng)電機諧振滑模控制技術(shù)"（中國電機工程 學(xué)報，2015)中在滑?？刂浦屑尤胫C振調(diào)節(jié)器，都使得系統(tǒng)獲得對該諧振點處的諧波電流分 量的控制能力。然而，一個諧振調(diào)節(jié)器只能對處于諧振頻率處的特定次諧波進行控制，因此 都屬于指定次諧波控制技術(shù)。但實際電網(wǎng)中，還可能存在其他各次諧波。此時采用指定次諧 波控制技術(shù)，將無法抑制由其他諧波電壓帶來的電流畸變，難以滿足并網(wǎng)規(guī)范的要求。若需 要對所有可能出現(xiàn)的諧波電流進行控制時，需要數(shù)目相當大的不同諧振頻率的諧振調(diào)節(jié) 器。過多的諧振調(diào)節(jié)器使得系統(tǒng)出現(xiàn)更多的閉環(huán)極點，對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成不利影響，如圖1 所示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于滑模+重復(fù)的DFIG 控制方法，可以適用于任意次諧波污染的電網(wǎng)環(huán)境，還可減少控制延時且擁有較快的響應(yīng) 特性。
[0004] 一種基于滑模+重復(fù)的DFIG控制方法，包括如下步驟：
[0005] (1)采集DFIG的三相定子電壓、三相定子電流、三相轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)子位置 角，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置角通過坐標變換確定DFIG的三相定子電壓、三相定子電流、三相轉(zhuǎn)子電 流、定子磁鏈以及轉(zhuǎn)子磁鏈在同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的分量；
[0006] (2)使給定的轉(zhuǎn)子電流參考值的d軸分量和q軸分量分別減去轉(zhuǎn)子電流實際值 的d軸分量Ird和q軸分量Irq，得到轉(zhuǎn)子電流誤差量的d軸分量Δ iWPq軸分量Δ Irq;分別對轉(zhuǎn) 子電流誤差量的d軸分量△ Ird和q軸分量△ Irq進行PI調(diào)節(jié)，得到d軸滑模值Sd和q軸滑模值 Sq；
[0007] (3)根據(jù)所述的d軸滑模值Sd和q軸滑模值Sq，計算得到同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中滑 ?？刂频拈_關(guān)控制量;根據(jù)采集的電氣量和DFIG模型參數(shù)，計算同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中滑 模控制的等效控制量;將開關(guān)控制和等效控制量相加，得到同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的滑模 控制量；
[0008] (4)使給定的定子電流參考的d軸分量1=和9軸分量&分別減去定子電流實際值的 d軸分量Isd和q軸分量Isq，分別對定子電流誤差量的d軸分量△ Isd和q軸分量△ Isq進行重復(fù) 控制調(diào)節(jié)，得到同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的重復(fù)控制量；
[0009] (5)使同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的滑?？刂屏亢椭貜?fù)控制量相加，得到同步速旋轉(zhuǎn) d-q坐標系中的轉(zhuǎn)子電壓指令;對轉(zhuǎn)子電壓指令在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的分量進行Park 變換，得到轉(zhuǎn)子電壓指令在轉(zhuǎn)子靜止坐標系中的分量;進而根據(jù)轉(zhuǎn)子電壓指令在轉(zhuǎn)子靜 止α-β坐標系中的分量通過SVPWM技術(shù)構(gòu)造得到一組Pmi信號以對DFIG機側(cè)變流器進行控 制。
[0010] 所述的步驟（1)中，根據(jù)以下算式計算定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標 系中的分量：
[001 1 ] l^sd一Lslsd+Lmlrd ΦγοΙ一Lrlrd+Lmlsd [001 2] l^sq一Lslsq+Lmlrq Φτ?一Lrlrq+Lmlsq
[0013] 其中：Wsd和Wsq分別為定子磁鏈在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的d軸分量和q軸分 量，Ψμ和分別為轉(zhuǎn)子磁鏈在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的d軸分量和q軸分量，I sd和Isq分 另IJ為三相定子電流在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的d軸分量和q軸分量，I rd和Irq分別為三相轉(zhuǎn) 子電流在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的d軸分量和q軸分量，L s和Lr分別為DFIG的定子電感和轉(zhuǎn) 子電感，USDFIG的定轉(zhuǎn)子互感。
[0014] 所述的步驟(2)中，根據(jù)以下算式計算在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的d軸滑模值Sd 和q軸滑模值Sq:
[0015]
[0016] v ^ /
[0017] 其中：Δ 1^和Δ Irq分別為轉(zhuǎn)子電流誤差在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的d軸分量和q 軸分量，Alidljd, Ali.f G和Inj:分別為d軸轉(zhuǎn)子電流參考量和q軸轉(zhuǎn)子電流參考 量，Ird和Irq分別為三相轉(zhuǎn)子電流在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的d軸分量和q軸分量，kP為給定 的比例系數(shù)，lu為給定的積分系數(shù)，s為拉普拉斯算子。
[0018] 所述的步驟(3)中，根據(jù)以下算式計算滑?？刂频拈_關(guān)控制量：
[0019] Δ Vd = kssat(Sd)+ki Δ Ird
[0020] Δ Vq = kssat(Sq)+ki Δ Irq
[0021 ]其中：△ Vrd和△ Vrq分別為滑模控制中的開關(guān)控制量在同步速旋轉(zhuǎn)d-q坐標系中的
[0023] d軸分量和q軸分量，sat為飽和函數(shù)，ks為給定的滑?？刂葡禂?shù)。[0022]根據(jù)以下算式計算滑模控制的等效控制量：
[0024] a
[0025] 其中：Vd^q和Vuq分別為滑?？刂浦械牡刃Э刂屏吭谕剿傩D(zhuǎn)d_q坐標系中的d 軸分量和q軸分量；Wsd和Wsq分別為定子磁鏈在同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的d軸分量和q軸 分量；Isd和I sq分別為三相定子電流在同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的d軸分量和q軸分量，Usd和 Usq分別為三相定子電壓在同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的d軸分量和q軸分量；cosl為轉(zhuǎn)差角速 度;L s和Lr分別為DFIG的定子電感和轉(zhuǎn)子電感，Lm為DFIG的定轉(zhuǎn)子互感；〇=l-L m2/(Ls Lr)， 為漏感系數(shù)。
[0026] 將開關(guān)控制量和等效控制量相加，得到滑膜控制量在同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的d 軸分量Vd和q軸分量Vq :
[0027] Vd7 = Δ Vd+Vd_eq
[0028] Vq7 = Δ Vq+Vq_eq
[0029] 所述的步驟(4)中，根據(jù)以下算式計算重復(fù)控制量：
[0030]
[0031]
[0032] 其中:Vd和Vq分別為重復(fù)控制量在同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的d軸分量和q軸分 量；Δ Is_ Δ Isq分別為定子電流誤差在同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的d軸分量和q軸分量， .41sdHC「lsd, ；Cq-Isq; 1：^和1_分別為定子諧波電流參考量的d軸和q軸分量， lL=〇, Isd和Isq分別為三相定子電流在同步速旋轉(zhuǎn)d_q坐標系中的d軸分量和q軸分 量;kr為給定的重復(fù)控制系數(shù);kf為提高重復(fù)控制穩(wěn)定性的給定系數(shù);s為拉普拉斯算子;T = 0.01ο
[0033] 本發(fā)明無需進行復(fù)雜的正負序及諧波分量提取，也無需進行復(fù)雜的轉(zhuǎn)子電流參考 值計算，能夠大大減少控制延時，增強系統(tǒng)的快速性及穩(wěn)定性。本發(fā)明采用轉(zhuǎn)