一种用于双馈风力发电系统故障穿越的灭磁控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及到风力发电技术领域，尤其设及一种用于双馈风力发电系统故障穿越 的灭磁控制方法。
【背景技术】
[0002] 在双馈风力发电机组中，发电机定子直接与电网相连，当电网电压发生跌落故障 时，由于磁链守恒作用，定子磁链不能瞬间改变，使得双馈电机定子磁链发生振荡，则在定 子绕组中出现较大的定子磁链暂态直流分量。不对称电网故障还会使其含有暂态负序分 量。电网电压变化引起的定子磁链暂态直流分量在空间上是不转动的，定子磁链暂态负序 分量W-50化的频率旋转，由于双馈电机一般W0. 7至1. 3倍的同步转速运行，较高的转速 相对于定子磁链中的暂态直流分量和负序分量而言均形成较大的转差率，则将在转子侧产 生过电压、过电流，危害变流器安全运行，导致风力发电系统与电网解列。因此，为减小电网 电压故障对机组产生的负面影响，可W在转子侧变换器中采取相应的控制策略来对定子磁 链的暂态直流分量和负序分量进行灭磁控制。
[0003] 现有技术中，双馈式风力发电系统的灭磁方法主要是加速暂态直流磁链的衰减； 针对直流磁链的灭磁技术主要有两类：第一类，在转子回路中注入与定子电流暂态直流分 量反向的转子电流。第二类，在转子回路中注入与定子磁链暂态直流分量反向的转子电流。 目前，关于定子磁链的计算，计算过程相当复杂，不适合于工程应用，且存在诸多问题。比 如：直流偏置、积分漂移等。此外，关于定子磁链暂态直流分量的提取，也常会产生幅值和相 位误差。
[0004]
【发明内容】
[0006] 本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于双馈风力发电系统故障穿越 的灭磁控制方法，本发明无需分解转子变流器的去磁电流，消除了分解去磁电流反馈所带 来的延时，提高了控制精度和动态响应速度，通过在转子侧变流器的电流控制环的给定值 上添加相反的转子去磁电流分量，加速了定子直流磁链和定子负序磁链的衰减，从而极大 的提高了灭磁可靠性和灭磁效果。
[0007] 本发明通过下述技术方案实现：
[0008] 一种用于双馈风力发电系统故障穿越的灭磁控制方法，其特征在于，包括下述步 骤：
[0009] 步骤一，检测S相定子电压U,。、u,b、Uw和S相定子电流i,。、Lb、is。，将检测到的S 相定子电压?。、?b、?。和ミ相定子电流i,。、Lb、is。变换到两相静止ae坐标系，得到定子 电压Ug。、Ugp和定子电流ig。、Lp,并利用准积分电压模型法求解定子磁链4g。、(6,6;
[0010] 步骤二，将求解得到的定子磁链4.。、(6.6送入楠圆带通滤波器，获得定子正、负 序磁链之芽P4sal+^sa2、4sM+4sP2; W11] 步骤S，根据定子磁链4,。、(6,6与定子正、负序磁链之和4 ,。1+11^。2、 ^5{!1+4 5{!2，计算定子直流磁链4 5。。、4 5{!。，计算公式如下：
[。。12]「叫=h。-产。1+心f
[0013] 步骤四，计算定子正、负序磁链之差计算公式如下：
阳01引其中，R历定子电阻，为定子电压同步旋转角频率；
[0016] 步骤五，根据定子正、负序磁链之和4,。1+4,。2、4SP2与定子正、负序磁链 之差4sal-4sa2、计算定子负序磁链&5。2、&se2,计算公式如下：
[001引步骤六，将计算得到的定子直流磁链4,。。、和定子负序磁链4 ,。2、(6,62变 换到定子电压同步旋转DQ坐标系下，得到相应的DQ坐标系下直流磁链4gd。、4sq。和负序 磁链Il^d2、4sq2,再计算转子去直流磁链电流指令iife、il,,。，计算公式为：
[0020] 其中，T。为正的比例系数，表示直流磁链的衰减速度；计算转子去负序磁链电流指 令C、与2,计算公式为：
[0021]H= -7；「代" Lv」-k如」 阳0巧其中，Tz为正的比例系数，表示负序磁链的衰减速度；
[0023] 步骤屯，检测S相转子电流i"、irt、将检测得到的S相转子电流i"、iA、1"变 换到定子电压同步旋转DQ坐标系下获得实际转子电流ifd、ifq，转子去直流磁链电流指令 ilfe、与实际转子电流反馈ifd、ifq作差后送入谐振控制器R。1，则得到转子去直流磁链控 制电压ul.、转子去负序磁链电流指令C,、i：；g。与实际转子电流反馈ifd、ifq作差后送 入谐振控制器氏2,则得到转子去负序磁链控制电压;
[0024] 步骤八，将定子电压同步旋转坐标系下转子去直流磁链控制电压u;4,、定子 电压同步旋转坐标系下转子去负序磁链控制电压U^。、和定子电压同步旋转坐标系下 转子稳态控制电压u\、u\S者相加获得总的转子控制电压再将计算获得的定 rdx 巧]' ，. 子电压同步旋转坐标系下的转子控制电压 <,、<,反变换得到转子=相静止坐标系下的= 相控制电压<,、u^；t、11；； >从而来控制双馈风力发电系统故障穿越。
[0025] 所述步骤一中计算定子磁链4S。、4SP的准积分电压模型法为：
[0027] 相应的准积分模型的表达式如下：
[0029] 所述步骤二中的二阶楠圆带通滤波器表达式如下：
[00川其中，C。、Cl、C2为离散楠圆带通滤波器的分子系数，d。、di、d2为离散楠圆带通滤波器的分母系数，L为采样周期；所设计的参数值为C。二0. 0241，C1= 0,C2= -0. 0241，d。二 1，di= -1. 9481，d2= 0. 9518,TS= 0. 0002s。
[0032] 所述步骤屯中的谐振控制器氏1与谐振控制器R。2的表达式如下：
[0035] 其中，kih为谐振系数，《。为谐振截止频率，为定子电压同步旋转角频率；所设 计优化参数值为k化=200，WC= 5rad/s，WS= 10〇3irad/s。
[0036] 所述步骤屯中的转子侧电流从=相转子静止坐标系油C到两相定子电压同步旋 转坐标系DQ的变换为：
[0038] 其中，0.表示定子电压同步旋转角度，0f表示转子旋转的电气角度。
[0039] 所述步骤八中的转子侧控制电压从两相定子电压同步旋转坐标系DQ到S相转子 静止坐标系油C的反变换为：
[0041] 其中，0.表示定子电压同步旋转角度，0f表示转子旋转的电气角度。
[0042] 本发明的原理是：
[0043] 参见图1，双馈风力发电系统由风力机、增速齿轮箱、双馈发电机、变流器、主控制 器和升压变压器组成，其中，变流器由机侧变流器、网侧变流器、机侧控制器和网侧控制器 构成。首先，由风力机吸收风能产生机械转矩，而后通过增速齿轮箱带动双馈发电机的转子 转动，从而将机械功率传递给双馈发电机；转子绕组本身是接入了变流器所馈送出的励磁 电流来建立磁场的，由于转子的转动，在定子绕组中感应出电动势，然后并入电网产生定子 电流，定子电流通过升压变压器馈送至高压传输母线，实现风能到电能的转换；在风能转换 过程中，主控制器承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获W及保证良好电网兼容性 的任务。
[0044] 参见图2和图3,首先，采用电压准积分模型法计算定子磁链，有效的消除了常规 方法产生的积分漂移、直流偏置等；其次，设计了楠圆带通滤波器来快速而准确的提取定子 直流磁链、负序磁链，有效的解决了提取直流磁链、负序磁链存在的幅值和相位误差问题； 最后，设计了谐振控制器来跟踪转子侧去磁电流给定，该控制器的反馈为转子侧总的电流， 而无需提取转子去磁电流，消除了分解去磁电流反馈所带来的延时，从而加快了系统的动 态响应。
[0045] 本发明的有益效果主要表现在：
[0046] 采用电压准积分模型法计算定子磁链，有效的消除了积分漂移误差、直流偏置等 问题；通过楠圆带通滤波器来快速而准确的提取定子直流磁链和定子负序磁链，有效的解 决了提取定子直流磁链、负序磁链存在的幅值和相位误差问题；通过谐振控制器来跟踪转 子侧去磁电流给定，该控制器的反馈为转子侧总的电流，无需分解转子变流器的去磁电流， 消除了分解去磁电流反馈所带来的延时，提高了控制精度和动态响应速度，通过在转子侧 变流器的电流控制环的给定值上添加相反的转子去磁电流分量，加速了定子直流磁链和定 子负序磁链的衰减，从而极大的提高了灭磁可靠性和灭磁效果。
【附图说明】
[0047] 下面将结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的具体说明，其中：
[0048] 图1为本发明双馈风力发电系统的拓扑结构图； W例图2为本发明转子侧变流器灭磁控制流程框图；
[0050] 图3为发明定子各磁链分量提取流程图；
[0051] 图4为不施加灭磁控制策略不对称故障穿越时=相转子电流波形图；
[0052] 图5为不施加灭磁控制策略不对称故障穿越时A相转子电流放大波形图；
[0053] 图6为施加灭磁控制策略不对称故障穿越时=相转子电流波形图；
[0054] 图7为施加灭磁控制策略不对称故障穿越时A相转子电流放大波形图；
[0055] 图8为不施加灭磁控制策略对称故障穿越时=相转子电流波形图；
[0056] 图9为不施加灭磁控制策略对称故障穿越时A相转子电流放大波形图；
[0057] 图10为施加灭磁控制策略对称故障穿越时=相转子电流波形图；
[0058] 图11为施加灭磁控制策略对称故障穿越时A相转子电流放大波形图。
【具体实施方式】
[0059] 下