[发明专利]一种基于PIR控制器的直驱风电变流器不对称运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及直驱型发电机控制领域，尤其是一种基于PIR控制器的直驱型风力发电机网侧变流器的控制运行方法。

背景技术

直驱式风电机组，去除了增速齿轮箱而直接驱动，具有可靠性高、维护费用低、发电效率高等优点。直驱式风电机组采用全功率变流器，网侧变流器连接到电网，因此电网电压的不平衡将可能导致风机的电流的不平衡，以及输出功率、转矩的波动，严重情况下甚至会使风电机组不得不从电网中解列。

在我国现已颁布的风电场接入电网的技术规定中，明确强调风电场并网点的负序电压不平衡度稳态达2%，短时达4%情况下，风电机组需维持不脱网正常运行。为解决电网电压不平衡情况下直驱型风电机组的有效控制，一种常见的控制策略是正、负序分离的双dq、PI电流调节法，其基本思想是引入结构完全对称的正、负序坐标系双电流内环，以实现对正序、负序电流的独立控制。由于正、负序指令电流在各自的坐标系中均表现为直流分量，因此采用传统的PI调节器即可实现网侧正、负序电流的无静差控制。但是，该方案需在电流环内嵌入2阶陷波器以分离出正负序分量，陷波器的引入会产生分解延时和误差，且对传统矢量控制系统的结构改动较大。。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、工作可靠的不平衡电网电压下变流器的控制方法，该方法不需要正负序分解，且能够实现不同的控制目标。

为实现上述发明目的，本发明基于PIR控制器的直驱风电变流器不对称运行方法可采用如下技术方案：

一种基于PIR控制器的直驱风电变流器不对称运行方法，包括如下步骤：

（1）、检测并网点的三相电压V_abc，三相电流I_abc，用锁相环得到角度θ和旋转角速度ω。经park变换模块得到同步旋转坐标下d、q轴电压V_gd、V_gq和电流I_gd、I_gq；

（2）、检测直流电压值，将此实际值V_dc与给定值V_dc^*作差并经过PI控制器后，得到直流电流的给定值，进一步得到直流侧有功功率的平均值P_g0；

（3）、根据不平衡电网下直驱风电机组的控制目标，经计算可得到旋转坐标系下电流的给定值

（4）、将步骤（3）中计算得到的旋转坐标系下d、q轴电流的两个给定值转换到正序旋转坐标系下后与正序电流分量相加，再分别与步骤（1）中检测并转换得到的电流实测值相减，然后经过PIR控制器计算得到旋转坐标系下d、q轴电压的参考值U_gd、U_gq；

（5）、将旋转坐标系下d、q轴电压参考值分别与步骤（1）中检测所得的解耦补偿电压V_gd、V_gq相加，并进行反park变换，得到两相静止坐标系下的电压U_gd^*、U_gq^*；该电压信号经过空间矢量脉宽调制后，产生控制网侧变流器的开关信号。

本发明提出的基于正转同步坐标系中无需正、负序分解的比例-积分-谐振(PIR)控制器方案，利用谐振调节器对二倍频正弦电流进行无静差控制，无需对电网电流进行正、负序分解。并且可以根据现场需求实现不同的控制目标：平衡的输出有功功率或平衡的直流母线电压。

本发明的有益效果如下：通过在传统的矢量控制系统的两个电流内环中添加二倍频谐振环节，实现了直驱型风电机组在电网电压不平衡情况下的稳定运行，无需对系统硬件进行大规模改动。能够根据现场的情况灵活的选择不同控制目标，分别消除系统输出有功、无功的脉动和直流母线电压的二次波动。

附图说明

图1为谐振调节器波特图；

图2为正转同步坐标系下PIR控制框图；

图3为电网电压不平衡情况下直驱型风电机组网侧变换器控制原理框图；