一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的控制方法
【專利摘要】一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的控制方法，其特征在于：該控制方法在電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)，建立一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的網(wǎng)側(cè)變換器在正、負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下考慮并網(wǎng)電抗器有功功率波動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該模型中的直流側(cè)電壓與網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)端口輸出的有功功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系而提出的一種消除直流側(cè)電壓2倍頻波動(dòng)的控制方法。該控制方法有效消除了電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的2倍頻波動(dòng)，提高了直流側(cè)電容的使用壽命，同時(shí)抑制了饋入電網(wǎng)的電流諧波分量，特別適用于電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】-種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的控 制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的控制方法，特別是涉及一種電網(wǎng) 電壓不平衡時(shí)的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的快速提高，風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)之間的相互影響日趨突出，國(guó)家 電網(wǎng)公司頒布的風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定要求風(fēng)電機(jī)組能夠承受電壓不平衡度最大4 %的 不平衡電網(wǎng)電壓。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為目前主流的風(fēng)電機(jī)組類型，雙饋機(jī)組在電網(wǎng)電壓 不平衡時(shí)的研究正受到越來(lái)越多的關(guān)注，需要尋求一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)的雙饋機(jī)組的控 制方法。
[0003] 電網(wǎng)不對(duì)稱故障或非對(duì)稱負(fù)載等因素均會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的不平衡，電網(wǎng)電壓不平 衡時(shí)產(chǎn)生的電壓和電流的負(fù)序分量會(huì)造成直流側(cè)電壓的2倍頻波動(dòng)，進(jìn)而在雙饋機(jī)組的網(wǎng) 側(cè)變換器的交流側(cè)產(chǎn)生3次諧波電流注入電網(wǎng)，同時(shí)直流側(cè)電壓的2倍頻波動(dòng)會(huì)造成直流 側(cè)電容頻繁的充放電，給電容器帶來(lái)很大的應(yīng)力，降低電容器的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?響整個(gè)變換器的穩(wěn)定運(yùn)行。工業(yè)經(jīng)驗(yàn)表明，通過(guò)簡(jiǎn)單的增大直流側(cè)電容值來(lái)抑制直流側(cè)電 壓波動(dòng)的方法大大降低了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和直流側(cè)電壓的跟蹤性能，因此亟需一種更為實(shí)際和 有效的電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)的直流側(cè)電壓無(wú)波動(dòng)的穩(wěn)定控制方法。
[0004] 經(jīng)對(duì)國(guó)內(nèi)外專利及相關(guān)科技文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，目前尚未發(fā)現(xiàn)與本
【發(fā)明內(nèi)容】
相類似的 專利及文獻(xiàn)報(bào)道，但與本發(fā)明最接近的科技文獻(xiàn)主要有：
[0005] 胡勝、林新春、康勇、鄒旭東，一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)電壓不平衡條件下的改 進(jìn)控制策略，《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，2011年7期，P. 21-29。
[0006] 該文提出了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在不平衡電網(wǎng)電壓條件下的改進(jìn)控制策略，它可 W根據(jù)控制目標(biāo)的不同，實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子電流、有功無(wú)功功率和電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制；但該文的 控制方法沒(méi)有考慮并網(wǎng)電抗器在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱時(shí)吸收的有功功率存在的2倍頻波動(dòng)，因 此在實(shí)際運(yùn)行中不能消除直流側(cè)電壓的2倍頻波動(dòng)。
[0007] 在工程實(shí)際運(yùn)用中，當(dāng)電網(wǎng)電壓的不平衡時(shí)，為減輕對(duì)直流側(cè)電容的應(yīng)力，消除對(duì) 變換器穩(wěn)定運(yùn)行的不利影響，需增強(qiáng)電網(wǎng)電壓不平衡條件下直流側(cè)電壓的無(wú)波動(dòng)穩(wěn)定控制 能力，亟需提出一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的控制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供的一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)雙饋風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的控制方法。該控制方法的原理為；在電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)，建立一種雙 饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的網(wǎng)側(cè)變換器在正、負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下考慮并網(wǎng)電抗器有功功率波動(dòng) 的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該模型中的直流側(cè)電壓與網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)端口輸出的有功功率的對(duì) 應(yīng)關(guān)系而提出的一種消除直流側(cè)電壓2倍頻波動(dòng)的控制方法。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是該樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 1)直流側(cè)電容功率平衡方程
[0011] C 與+ at
[001 引 Pe = Pg+Pi
[001引其中；C為直流側(cè)電容值；Ud。為直流側(cè)電容電壓；Pf為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)輸出 瞬時(shí)有功功率；P。為網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)端口瞬時(shí)有功功率；Pg為網(wǎng)側(cè)變換器饋入電網(wǎng)的瞬 時(shí)有功功率；Pi為并網(wǎng)電抗器吸收的瞬時(shí)有功功率。
[0014] 2)正負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系下的各有功功率方程
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)電壓的增強(qiáng)控制方法，其特征在 于，該控制方法包括以下步驟： 1) 直流側(cè)電容功率平衡方程
Pc =Pg+Pi 其中：c為直流側(cè)電容值；Ud。為直流側(cè)電容電壓七為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)輸出瞬時(shí) 有功功率；P。為網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)端口瞬時(shí)有功功率；pg為網(wǎng)側(cè)變換器饋入電網(wǎng)的瞬時(shí)有 功功率A為并網(wǎng)電抗器吸收的瞬時(shí)有功功率。 2) 正負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系下的各有功功率方程
其中：Pgtl為網(wǎng)側(cè)變換器饋入電網(wǎng)的有功功率的直流分量；pgc；2、Pgs2為有功功率的余、正 弦2倍電網(wǎng)頻率波動(dòng)分量；Pltl為并網(wǎng)電抗器吸收的有功功率的直流分量；Plc;2、Pls2為并網(wǎng)電 抗器吸收的有功功率的余、正弦2倍電網(wǎng)頻率波動(dòng)分量；Ugdp、Ug(1p為正序電網(wǎng)電壓d、q軸分 量；ugdn、ugqn為負(fù)序電網(wǎng)電壓d、q軸分量；igdp、igqp為正序電網(wǎng)電流d、q軸分量；igdn、igqn為 負(fù)序電網(wǎng)電流的d、q軸分量；Rg、Lg為并網(wǎng)電抗器電阻和電感；ω為電網(wǎng)頻率。 3) 負(fù)序d、q軸電流指令值計(jì)算方程 由1)獲得的直流側(cè)電容功率平衡方程可知，為控制直流側(cè)電壓無(wú)2倍頻分量，需要控 制電網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)端口輸出的有功功率P。無(wú)2倍頻分量，即滿足下式：
根據(jù)2)獲得的有功功率方程，則有
正序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸按正序電網(wǎng)電壓定向，簡(jiǎn)化上式為：
由上式計(jì)算出負(fù)序電流指令值，即有
上式表明，在正負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)軸系下網(wǎng)側(cè)變換器負(fù)序電流指令值的計(jì)算僅需簡(jiǎn)單的代 數(shù)運(yùn)算，避免了復(fù)雜高階矩陣逆的求解。 4) 電網(wǎng)電壓和電流的正、負(fù)序分量的檢測(cè) 采用T/4延時(shí)法（T為電網(wǎng)周期）：將三相靜止ABC軸系下的三相電量值變換到兩相靜 止αβ軸系下，同時(shí)獲得延時(shí)T/4后的值；利用這兩組值進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算得到αβ坐標(biāo)系下 的各正、負(fù)序分量；利用αβ_dp的坐標(biāo)變換，得到正、負(fù)序dp坐標(biāo)系下的各分量值。 電網(wǎng)電壓α|3祕(mì)系下的?F、lS序分量
電網(wǎng)電壓ctβ坐標(biāo)系下的正、負(fù)序分量
電網(wǎng)電流αβ坐標(biāo)系下的正、負(fù)序分量
電網(wǎng)電流αβ坐標(biāo)系下的正、負(fù)序分量
5) 正負(fù)序電流控制方程 正序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸按正序電網(wǎng)電壓定向后的正序電流的控制方程為
負(fù)序電流的控制方程為
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK104467001SQ201410773636
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】陳姝敏, 司大軍, 肖有強(qiáng) 申請(qǐng)人:云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心