一种抑制风力发电机网侧变流器交错并联环流的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风力发电机网侧变流器，具体涉及一种抑制风力发电机网侧变流器交 错并联环流的控制方法。
【背景技术】
[0002] 风力发电机组连接的多台网侧变流器交错并联运行，采用交错并联运行方式，如 图1所示，并联变流交错并联方式即两个变流器共母线连接，同时在交流侧后经过滤波电 感L进行并联，单个变流器均采用三相桥式电压源型变流器。不同变流器，并联变流器各对 应相驱动脉冲信号互错180°，从而部分电流高次谐波互相抵消，改善了网侧电流波形。采 用交错并联运行方式可以增大系统容量，改善输出电能质量。但是，采用交错并联运行方 式同时会导致并联单元之间存在较大的环流，使得变流设备无法正常工作。目前交错并联 变流器之间环流的抑制方法一般采用硬件抑制方法，在硬件上消除环流通道，即在并联PWM 变流器交流侧串入隔离变压器，利用隔离变压器阻断交流侧环流回路，但是这种方法增大 了风电变流系统成本，增大了装置的体积，降低了使用的灵活性，而且使得系统损耗变大。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够抑制并联变 流器之间的环流，可灵活应用于各类风力发电控制算法，能够在不改变现有控制策略、不增 加成本的前提下高效抑制环流的抑制风力发电机网侧变流器交错并联环流的控制方法。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0005] -种抑制风力发电机网侧变流器交错并联环流的控制方法，步骤包括：
[0006] 1)检测电网a、b、c三相的输出电流，将所述a、b、c三相的输出电流相加得到并联 网侧变流器输出的环流分量i z;
[0007] 2)将所述并联网侧变流器输出的环流分量iz和预设的环流分量参考值i 做差， 将做差得到的差值通过比例谐振调节器调节实现对零序电流的无差控制，得到环流抑制分 量 Uzl;
[0008] 3)将所述环流抑制分量Uzl进行定标匹配，得到抑制分量参考值U z2;
[0009] 4)将所述抑制分量参考值Uz2分别叠加至电网的a、b、c三相的输出电压参考值， 分别得到电网的a、b、c三相的电压调制值。
[0010] 优选地，所述步骤2)中比例谐振调节器的传递函数如式（1)所示；
[0012] 式⑴中，Gpr(S)为比例谐振调节器的输出结果，s为比例谐振调节器的输入，K p 为比例谐振调节器的比例增益，1("为比例谐振调节器的谐振环节增益，ω。为比例谐振调节 器的截止频率，ω为比例谐振调节器的控制角频率。
[0013] 优选地，所述比例谐振调节器的输出由比例部分输出和谐振部分输出叠加构成， 所述比例谐振调节器在第k个控制周期的输出如式（2)所示；
[0014] U(k) = Up(k)+Uri(k) (2)
[0015] 式⑵中，U(k)为比例谐振调节器第k个控制周期的输出，Up(k)为比例谐振调节 器在第k个控制周期的比例部分输出，U p(k)的计算表达式如式（3)所示；U"(k)为比例谐 振调节器在第k个控制周期的谐振部分输出，Mk)的计算表达式如式（4)所示；
[0016] Up(k) = KpXerGO (3)
[0017] 式（3)中，UpGO为比例谐振调节器在第k个控制周期的比例部分输出，K p为比例 谐振调节器的比例增益，ejk)为比例谐振调节器在第k个控制周期的输入；
[0018] Uri (k) = Uri (k-1) - [Ur (k) -V1 (k-1) -Uri (k-1) X 2 X ω J X Ts (4)
[0019] 式⑷中，Mk)为比例谐振调节器在第k个控制周期的谐振部分输出，Mk-1) 为比例谐振调节器在第k-ι个控制周期的谐振部分输出，ω。为比例谐振调节器的截止频 率，处理器的控制周期，Mk)为第k个周期的谐振常数计算值，V 1 (k-Ι)为_第k-Ι个 周期的谐振增益计算值；I4(k)的计算表达式如式（5)所示，Vi (k)的计算表达式如式（6) 所示；
[0020] Ur(k) = 2X COcXKriXUpGO (5)
[0021] 式（5)中，ω。为截止频率，K"为谐振环节增益，Up(k)为比例谐振调节器在第k个 控制周期的比例部分输出；
[0022] V1 (k) = V1 (k-Ι) + ω X ω X Uri (k) X Ts (6)
[0023] 式（6)中，V1 (k)为第k个周期的谐振增益计算值，V1 (k-1)为第k-1个周期的谐 振增益计算值，ω为比例谐振调节器的控制角频率，U"(k)为比例谐振调节器在第k个控 制周期的谐振部分输出，T sS处理器的控制周期。
[0024] 优选地，所述步骤3)的详细步骤包括：
[0025] 3. 1)根据式（7)计算空间矢量调制时相电压输出的逆变器输出的不失真最大正 弦相电压幅值1]_;
[0027] 式（7)中，1]_为空间矢量调制时相电压输出的逆变器输出的不失真最大正弦相 电压幅值，U d。为变流系统的直流母线电压；
[0028] 3. 2)根据式⑶计算得到抑制分量参考值Uz2;
[0029] Uz2=Uzl/U_ (8)
[0030] 式⑶中，Uz2为抑制分量参考值，U zl为环流抑制分量，U _为空间矢量调制时相电 压输出的逆变器输出的不失真最大正弦相电压幅值。
[0031] 优选地，所述步骤2)中预设的环流分量参考值i/6f的值为0。
[0032] 优选地，所述步骤2)中得到环流抑制分量Uzl后，还包括在比例谐振调节器输出的 环流抑制分量U zl中叠加电网电压零序分量ez的步骤，在电网正常状态下所述电网电压零 序分量ez为零，在电网发生接地故障时，所述电网电压零序分量e z的如式（9)所示；
[0034] 式（9)中，ezS电网电压零序分量，e a、eb、e。分别为电网的a、b、c三相的电压值。
[0035] 本发明抑制风力发电机网侧变流器交错并联环流的控制方法具有下述优点：本发 明采用改进调制方法抑制并联变流器之间的环流，通过将a、b、c三相的输出电流相加得到 并联网侧变流器输出的环流分量iz，将并联网侧变流器输出的环流分量1和预设的环流分 量参考值做差，将做差得到的差值通过比例谐振调节器调节实现对零序电流的无差控 制，再进行定标匹配后分别叠加至电网的a、b、c三相，能够抑制并联变流器之间的环流，可 灵活应用于各类风力发电控制算法，能够在不改变现有控制策略、不增加成本的前提下高 效抑制环流。
【附图说明】
[0036] 图1为现有网侧变流器的交错并联主电路的拓扑图。
[0037] 图2为本发明实施例方法的基本流程示意图。
[0038] 图3为本发明实施例方法的基本控制策略示意图。
【具体实施方式】
[0039] 如图2和图3所示，本实施例抑制风力发电机网侧变流器交错并联环流的控制方 法的步骤包括：
[0040] 1)检测电网a、b、c三相的输出电流，将a、b、c三相的输出电流相加得到并联网侧 变流器输出的环流分量i z;
[0041] 2)将并联网侧变流器输出的环流分量iz和预设的环流分量参考值i 做差，将 做差得到的差值通过比例谐振调节器调节实现对零序电流的无差控制，得到环流抑制分量 Uzl;本实施例中，步骤2)中预设的环流分量参考值i 的值为0 ;
[0042] 3)将环流抑制分量Uzl进行定标匹配，得到抑制分量参考值U z2;
[0043] 4)将抑制分量参考值Uz2分别叠加至电网的a、b、c三相的输出电压参考值，分别 得到电网的a、b、c三相的电压调制值。
[0044] 本实施例中，步骤2)中比例谐振调节器的传递函数如式（1)所示；
[0046] 式⑴中，Gpr(S)为比例谐振调节器的输出结果，s为比例谐振调节器的输入，K p为 比例谐振调节器的比例增益，1("为比例谐振调节器的谐振环节增益，ω。为比例谐振调节器 的截止频率，ω为比例谐振调节器的控制角频率。截止频率ω。与比例谐振调节器的控制 带宽有关，本实施例中电网电压频率的波动范围为±〇. 5Hz，则有ω。/π = ΙΗζ，ω。= π。 由于环流分量为零序分量，所以比例谐振调节器的控制角频率ω取值为100 π。
[0047] 本实施例中，比例谐振调节器的具体数字设计方法如下：比例谐振调节器的输出 由比例部分输出和谐振部分输出叠加构成，比例谐振调节器在第k个控制周期的输出如式 (2)所示；
[0048] U(k) = Up(k)+Uri(k) (2)
[0049] 式（2)中，U(k)为比例谐振调节器第k个控制周期的输出，Up(k)为比例谐振调节 器在第k个控制周期的比例部分输出，U p(k)的计算表达式如式（3)所示；U"(k)为比例谐 振调节器在第k个控制周期的谐振部分输出，Mk)的计算表达式如式（4)所示；
[0050] Up(k) = KpXerGO (3)
[0051] 式（3