电网电压不平衡时双馈电机的网侧变流器控制方法与流程

技术特征：

1.一种电网电压不平衡时双馈电机的网侧变流器控制方法，双馈电机的转子采用转子侧变换器和网侧变换器两个变换器控制，两个变换器通过中间的直流母线和大电容相连接，其特征在于，网侧变流器控制采用PID电压外环控制，电流内环采用IMO内模观测器与无源控制器相结合的控制方法，具体包括：外环电压环的PID控制器输出后与直流母线电压相乘得到平均有功功率分量P_g0，与平均无功功率分量Q_g0一起再经过3种控制目标计算，得到内环电流环网侧电流的参考值输入到无源控制器中；

网侧电压、电流的瞬时值经过正负序分离后，得到的正负序电流值，通过IMO内模观测器，计算得到内环电流补偿量；网侧电流的瞬时值经过正负序分离后，得到的正负序电流值与内环电流环网侧电流的参考值一起送入无源控制器，电流内环的IMO内模观测器和无源控制器，分别在正负双同步旋转坐标系中控制各自的正、负序分量，使得各电磁量的正、负序分量在各自坐标系中变为直流量进行控制；

3种控制目标分别为1)网侧输入有功功率只含有直流分量；2)网侧输入的无功功率只含有直流分量；3)网侧输入的电流不含负序分量。

2.根据权利要求1所述电网电压不平衡时双馈电机的网侧变流器控制方法，其特征在于，所述无源控制器在端口受控的耗散哈密顿PCHD模型的基础上，采用互联和阻尼分配无源性控制方法设计，设计前提条件为：

A:系统能量增长综合总是小于系统能量耗散总和，即系统具有耗散性；

B:系统是耗散的，且满足输入严格无源和输出严格无源，则系统是严格无源的。定义网侧变流器的数学模型为：

L_gpq_gp+C_gpq_gp+R_gpq_gp＝u_gp

其中，

$L_{gp}=\left[\begin{array}{cc}{L}_g& 0\\ 0& L_g\end{array}\right],q_{gq}=\left[\begin{array}{c}{i}_{gd+}^p\\ i_{gq+}^p\end{array}\right],C_{gp}=\left[\begin{array}{cc}0& -{\mathrm{\ωL}}_g\\ {\mathrm{\ωL}}_g& 0\end{array}\right],$

$R_{gq}=\left[\begin{array}{cc}{R}_g& 0\\ 0& R_g\end{array}\right],u_{gp}=\left[\begin{array}{c}{u}_{gd+}^p-v_{gd+}^p\\ u_{gq+}^p-v_{gq+}^p\end{array}\right]$

其中R_g为线路阻抗与电感等效串联电阻总和，L_g为滤波电感，ω为电网同步角速度，和分别为正序分量在正转坐标系d轴和q轴上的网侧电压分量、网侧变流器交流侧电压分量、网侧变流器交流侧电流分量；和为负序分量在负转坐标系d轴和q轴上的网侧电压分量、网侧变流器交流侧电压分量、网侧变流器交流侧电流分量；

取系统的能量函数H_gp为：

$H_{gp}=\frac{1}{2}{q}_{gp}^T{\mathrm{Lq}}_{gp}$

L系统能量函数中的正定对称矩阵，

取和

上标T为转置，上标-1为矩阵的逆，上面打点是对其求导；

得电网网侧正序的PCHD模型为：

式中：J_gp为互联矩阵，为反对称矩阵；为耗散矩阵，为正定的对称矩阵；

同理，得到负转同步旋转坐标系下负序分量的PCHD模型为：

由于新旧的互联矩阵结构守恒，取注入的新的互联矩阵和阻尼矩阵分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_{gd+}^p=\left(L^2{r}_1^{gp}-J_{11}^{gp}\right)\left(i_{gd+}^{p*}-i_{gd+}^p\right)+J_{12}^{gp}\left(i_{gq+}^{p*}-i_{gq+}^p\right)\\ -{\mathrm{\ωLi}}_{gq+}^{p*}-{\mathrm{Ri}}_{gq+}^{p*}+u_{gd+}^p\\ v_{gq+}^p=\left(L^2{r}_2^{gp}-J_{22}^{gp}\right)\left(i_{gq+}^{p*}-i_{gq+}^p\right)-J_{12}^{gp}\left(i_{gd+}^{p*}-i_{gd+}^p\right)\\ +{\mathrm{\ωLi}}_{gq+}^{p*}-{\mathrm{Ri}}_{gq+}^{p*}+u_{gq+}^p\\ v_{gd-}^n=\left(L^2{r}_1^{gn}-J_{11}^{gp}\right)\left(i_{gd-}^{n*}-i_{gd-}^n\right)+J_{12}^{gp}\left(i_{gq-}^{n*}-i_{gq-}^n\right)\\ +{\mathrm{\ωLi}}_{gq-}^{n*}-{\mathrm{Ri}}_{gq-}^{n*}+u_{gd-}^n\\ v_{gq-}^n=\left(L^2{r}_2^{gn}-J_{22}^{gp}\right)\left(i_{gq-}^{n*}-i_{gq-}^n\right)-J_{12}^{gp}\left(i_{gd-}^{n*}-i_{gd-}^n\right)\\ -{\mathrm{\ωLi}}_{gq-}^{n*}-{\mathrm{Ri}}_{gq-}^{n*}+u_{gq-}^n\end{array}\right.$

为互联系数；r₁^gp和为阻尼系数，它们均为非负数且不同时为0。

3.根据权利要求2所述电网电压不平衡时双馈电机的网侧变流器控制方法，其特征在于，所述IMO内模观测器针对控制器中电流环存在参数摄动、干扰不确定因素，在无源控制基础上加入了基于内模控制的状态观测器，由极点配置方法优化观测器参数，实现了对电流的补偿控制；

改写网侧变流器的数学模型为：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_{g0}{\stackrel{\·}{i}}_{gd+}^p=-R_{g0}{i}_{gd+}^p+L_{g0}{\mathrm{\ωi}}_{gq+}^p+u_{gd+}^p-v_{gd+}^p-d_{gd+}^p\\ L_{g0}{\stackrel{\·}{i}}_{gq+}^p=-R_{g0}{i}_{gq+}^p-L_{g0}{\mathrm{\ωi}}_{gd+}^p+u_{gq+}^p-v_{gq+}^p-d_{gq+}^p\end{array}\right.$

其中，上式增加的干扰量项可表示为：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_{gd+}^p={\mathrm{\ϵ}}_{gd+}^p+{\mathrm{\ΔL}}_g{\stackrel{\·}{i}}_{gd+}^p+{\mathrm{\ΔR}}_g{i}_{gd+}^p-{\mathrm{\ΔL}}_g{\mathrm{\ωi}}_{gq+}^p\\ d_{gq+}^p={\mathrm{\ϵ}}_{gq+}^p+{\mathrm{\ΔL}}_g{\stackrel{\·}{i}}_{gq+}^p+{\mathrm{\ΔR}}_g{i}_{gq+}^p+{\mathrm{\ΔL}}_g{\mathrm{\ωi}}_{gd+}^p\end{array}\right.$

为不可测干扰；ΔL_g＝L_g-L_g0，ΔR_g＝R_g-R_g0分别为系统实际参数值L_g、R_g与滤波电感额定值L_g0、线路等效串联电阻额定值R_g0之间的偏差；

$\left\{\begin{array}{c}{v}_{gd+}^p=\left(L^2{r}_1^{gp}-J_{11}\right)\left(i_{gd+}^{p*}-i_{gd+}^p\right)+J_{12}\left(i_{gq+}^{p*}-i_{gq+}^p\right)\\ -{\mathrm{\ωLi}}_{gq+}^{p*}-{\mathrm{Ri}}_{gq+}^{p*}+u_{gd+}^p+d_{gd+}^p\\ v_{gq+}^p=\left(L^2{r}_2^{gp}-J_{22}\right)\left(i_{gq+}^{p*}-i_{gq+}^p\right)-J_{12}\left(i_{gd+}^{p*}-i_{gd+}^p\right)\\ +{\mathrm{\ωLi}}_{gq+}^{p*}-{\mathrm{Ri}}_{gq+}^{p*}+u_{gq+}^p+d_{gq+}^p\\ v_{gd-}^n=\left(L^2{r}_1^{gn}-J_{11}\right)\left(i_{gd-}^{n*}-i_{gd-}^n\right)+J_{12}\left(i_{gq-}^{n*}-i_{gq-}^n\right)\\ +{\mathrm{\ωLi}}_{gq-}^{n*}-{\mathrm{Ri}}_{gq-}^{n*}+u_{gd-}^n+d_{gd-}^n\\ v_{gq-}^n=\left(L^2{r}_2^{gn}-J_{22}\right)\left(i_{gq-}^{n*}-i_{gq-}^n\right)-J_{12}\left(i_{gd-}^{n*}-i_{gd-}^n\right)\\ -{\mathrm{\ωLi}}_{gq-}^{n*}-{\mathrm{Ri}}_{gq-}^{n*}+u_{gq-}^n+d_{gq-}^n\end{array}\right..$