专利名称：一种电网电压不对称骤升下双馈风力发电机控制结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电领域，具体为一种电网电压不对称骤升下双馈风力发电机控制结构。
背景技术：
当电网电压发生不对称骤升时，其暂态过程也会对双馈发电机的定、转子形成强烈的电流、电压冲击，给发电机的正常运行造成影响，如损耗增大、发热增多、转矩脉动以及由于转矩脉动所引起的齿轮箱和机械传动轴的疲劳损耗、无功功率脉动等，如果不采取相应的控制措施这些不对称影响会进一步恶化电网电压，国家电网公司已颁布风电场接入电网技术规定，明确要求当风电场并网点的负序电压不平衡度达2%、短时达4%情况下，风电机组应能持续不脱网正常运行。而在电力系统中，除了稳态不对称故障以外，还包括暂态的不对称故障，会引起更严重的不平衡电网电压，造成变流器的过电流或直流母线电压过高，对变流器的安全造成极大的威胁。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电网电压不对称骤升下双馈风力发电机控制结构。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:一种电网电压不对称骤升下双馈风力发电机控制结构，用于在电网电压不对称骤升下双馈风力发电机的高电压穿越控制，其特征在于:包括定子正负序电流坐标变换单元、转子正负序电流坐标变换单元、转子d、q轴正序电流PI控制单元、转子d、q轴正序电压反变换单元、转子d、q轴负序电流PI控制单元、转子d、q轴负序电压反变换单元,定子d、q轴负序电流PI控制单元，电压空间矢量调制单元；其中:所述转子正序电流坐标变换单元用于根据转差角度9 -1，将所述双馈风力发电机的转子侧三相交流电流i,a、irt、ir。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴正序电流& q轴正序电流&，其中￥为正序电网电压角度，吣为转子电角度；所述转子负序
电流坐标变换单元用于根据转差角度0:-e,，将所述双馈风力发电机的转子侧三相交流电
流iM、irb, irc从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴负序电流/ /、q轴负序电流<，其中％为负序电网电压角度，9 r为转子电角度；所述定子正序电流坐标变换单元用于根据正序电网电压角度ef，将所述双馈风力发电机的定子侧三相交流电流isa、 isb、is。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴正序电流&、q轴正序电流< ;所述定子负序电流坐标变换单元用于根据负序电网电压角度€将所述双馈风力发电机的定子侧三相交流电流isa、isb、is。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴负序电流G、q轴负序电流G ；所述转子d、q轴正序电流PI控制单元接收所述转子d轴正序电流&、转子q轴正序电流$、转子d轴正序电流指令、转子q轴正序电流指令irP:，经过PI控制单元输出《;所述转子d、q轴负序电流PI控制单元接收所述转子d轴负序电流 < 转子q轴负序电流<、转子d轴负序电流指令、转子q轴负序电流指令<，经过PI控制单元输出；所述定子d、q轴负序电流PI控制单元接收所述定子d轴负序电流&、定子q轴负序电流<、经过PI控制单元输 出；所述转子d、q轴正序电压反变换单元用于接收所述转子侧正序d轴电压分量C、转子侧正序q轴电压分量<，从两相旋转坐标系转换到两相静止坐标系的转子侧正序a轴电压分量C、转子侧正序P轴电压分量;所述转子d、q轴负序电压反变换单元用于接收所述转子侧负序d轴电压分量C、转子侧负序q轴电压分量<，从两相旋转坐标系转换到两相静止坐标系的转子侧负序a轴电压分量C、转子侧负序P轴电压分量％ ;所述电压空间矢量调制单元用于对所述转子侧正序a轴电压分量^和转子侧负序a轴电压分量 < 相加之和得到转子侧a轴电压分量€，所述转子侧正序0轴电压分量<和转子侧负序P轴电压分量<相加之和得到转子侧P轴电压分量<，进行电压空间矢量调制并由此控制转子侧变流器的逆变器功率模块。所述的一种电网电压不对称骤升下双馈风力发电机控制结构，其特征在于:所述转子d、q轴负序电流PI控制单元的转子d轴负序电流&、转子q轴负序电流&分别乘以有源阻尼系数R1，分别叠加在转子负序电流内环PI控制器的输出；所述定子d、q轴负序电流PI控制单元的定子d轴负序电流C定子q轴负序电
流<分别乘以有源阻尼系数R2，分别叠加在定子负序电流外环PI控制器的输出。本发明提出了在转子负序电流内环中引入有源阻尼，有效抑制转子负序电流和电磁转矩的振荡；而在定子负序电流外环中引入有源阻尼，加快电网电压不对称骤升时对定子负序电流抑制的过渡过程，提高了系统动态响应的能力，可增强不对称电网电压骤升下双馈风力发电机不间断运行能力。本发明的优点为:在转子侧负序电流内环反馈中引入有源阻尼，能够更好的抑制电网电压不对称骤升时引起的转子侧负序电流的振荡，以及电磁转矩的振荡。在定子负序电流外环中引入有源阻尼的改进控制策略不仅能够抑制电网电压不对称骤升所造成的定子负序电流振荡，，而且还加快了故障过程中定子负序电流控制的响应时间，提高了控制系统的性能。
图1是本发明电网电压不对称骤升下基于有源阻尼的双同步旋转坐标系的双馈发电机控制结构图。图2是采用常规控制和本发明中控制策略的定子dq轴正负序电流对比示意图，其中:图2a为采用双同步旋转坐标控制定子正负序dq轴电流示意图，图2b为采用基于有源阻尼的定子正负序dq轴电流示意图。图3是采用常规控制和本发明中控制策略的转子dq轴正负序电流对比示意图，其中:图3a为采用双同步旋转坐标控制转子正负序dq轴电流示意图，图3b为采用基于有源阻尼的转子正负序dq轴电流示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 如图1所示，其为本发明较佳实施方式提供的电网电压不对称骤升下基于有源阻尼的双同步旋转坐标系的双馈风力发电机控制结构图。转子正序电流坐标变换单元根据转差角度ef-見(其中￥为正序电网电压角度，0 r为转子电角度)将双馈风力发电机的转子侧三相交流电流i,a、irt、i,。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的转子d轴正序电流4转子q轴正序电流< 转子负序电流坐标
变换单元根据转差角度(其中 为负序电网电压角度，吣为转子电角度)将双馈风力
发电机的转子侧三相交流电流i,a、irt、ir。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的转子d轴负序电流G转子q轴负序电流< ,定子正序电流坐标变换单元根据正序电网电压角度将双馈风力发电机的定子侧三相交流电流isa、isb、is。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的定子d轴正序电流&、定子q轴正序电流&、定子负序电流坐标变换单元根据负序电网电压角度％将双馈风力发电机的定子侧三相交流电流isa、isb、is。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的定子d轴负序电流&、定子q轴负序电流Zs1;;转子d、q轴正序电流PI控制单元接收转子d轴正序电流转子q轴正序电流转子d轴正序电流指令6、转子q轴正序电流指令C ,经过PI控制单元输出
权利要求
1.一种电网电压不对称骤升下双馈风力发电机控制结构，用于在电网电压不对称骤升下双馈风力发电机的高电压穿越控制，其特征在于:包括定子正负序电流坐标变换单元、转子正负序电流坐标变换单元、转子d、q轴正序电流PI控制单元、转子d、q轴正序电压反变换单元、转子d、q轴负序电流PI控制单元、转子d、q轴负序电压反变换单元,定子d、q轴负序电流PI控制单元，电压空间矢量调制单元；其中: 所述转子正序电流坐标变换单元用于根据转差角度ef-A，将所述双馈风力发电机的转子侧三相交流电流iM、irb> i,。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴正序电流&、q轴正序电流 < 其中％为正序电网电压角度，吣为转子电角度；所述转子负序电流坐标变换单元用于根据转差角度1，将所述双馈风力发电机的转子侧三相交流电流ira> irb> irc从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴负序电流匕、q轴负序电流$，其中％为负序电网电压角度，L为转子电角度；所述定子正序电流坐标变换单元用于根据正序电网电压角度ef，将所述双馈风力发电机的定子侧三相交流电流isa、isb、is。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴正序电流d q轴正序电流< ;所述定子负序电流坐标变换单元用于根据负序电网电压角度％将所述双馈风力发电机的定子侧三相交流电流isa、isb、is。从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的d轴负序电流1:、q轴负序电流< ； 所述转子d、q轴正序电流PI控制单元接收所述转子d轴正序电流&、转子q轴正序电流转子d轴正序电流指令g、转子q轴正序电流指令Cf经过PI控制单元输出V-和<所述转子d、q轴负序电流PI控制单元接收所述转子d轴负序电流&、转子q轴负序电流G、转子d轴负序电流指令￠:、转子q轴负序电流指令 <，经过PI控制单元输出； 所述定子d、q轴负序电流PI控制单元接收所述定子d轴负序电流G定子q轴负序电流&经过PI控制单元输出； 所述转子d、q轴正序电压反变换单元用于接收所述转子侧正序d轴电压分量<；■、转子侧正序q轴电压分量从两相旋转坐标系转换到两相静止坐标系的转子侧正序a轴电压分量C、转子侧正序P轴电压分量\ 所述转子d、q轴负序电压反变换单元用于接收所述转子侧负序d轴电压分量<、转子侧负序q轴电压分量<，从两相旋转坐标系转换到两相静止坐标系的转子侧负序a轴电压分量转子侧负序P轴电压分量％ ; 所述电压空间矢量调制单元用于对所述转子侧正序a轴电压分量C和转子侧负序a轴电压分量V;〔相加之和得到转子侧a轴电压分量V所述转子侧正序P轴电压分量^和转子侧负序0轴电压分量<相加之和得到转子侧P轴电压分量4，进行电压空间矢量调制并由此控制转子侧变流器的逆变器功率模块。
2.根据权利要求1所述的一种电网电压不对称骤升下双馈风力发电机控制结构，其特征在于:所述转子d、q轴负序电流PI控制单元的转子d轴负序电流&、转子q轴负序电流G分别乘以有源阻尼系数R1，分别叠加在转子负序电流内环PI控制器的输出； 所述定子d、q轴负序电流PI控制单元的定子d轴负序电流&、定子q轴负序电流分别乘以有源阻尼系数R 2，分别叠加在定子负序电流外环PI控制器的输出。
全文摘要
本发明公开了一种电网电压不对称骤升下双馈风力发电机控制结构，在双馈风力发电机转子励磁控制中，在转子负序电流内环中引入有源阻尼系数R1，与转子d、q轴负序反馈电流相乘形成的乘积加在转子负序电流d、q轴调节器的输出，构成转子侧负序电流内环的有源阻尼控制结构，而在定子负序电流外环中引入有源阻尼系数R2，与定子d、q轴负序反馈电流相乘形成的乘积加在定子负序电流d、q轴调节器的输出，构成基于有源阻尼的转子变流器双同步旋转坐标系的改进控制策略，本发明有效抑制转子负序电流和电磁转矩的振荡；而在定子负序电流外环中引入有源阻尼，加快电网电压不对称骤升时对定子负序电流抑制的过渡过程，提高了系统动态响应的能力。
文档编号H02J3/24GK103166238SQ20131007349
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者谢震, 张兴, 杨淑英, 宋海华 申请人:合肥工业大学