[发明专利]一种畸变电网下双馈异步风力发电机基于反推控制的定子谐波电流抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机控制技术领域，具体涉及一种畸变电网下双馈异步风力发电机基于反推控制的定子谐波电流抑制方法。

背景技术

双馈异步风力发电机(DFIG)系统中发电机定子通过变压器与电网直接联接，电网出现的扰动将直接影响到发电机本身的运行。另外其与转子相连的励磁变换器的容量有限，仅能对发电机实施有限能力的控制，与基于全功率变换器的风力发电系统相比，双馈异步风电系统表现出对电网故障非常敏感，承受能力也较差的特点。与此同时，随着非线性负载和单相负载越来越多，电网中谐波的数量和种类在增加。谐波的存在能使得许多电力设施性能恶化甚至破坏使其不能正常工作，包括双馈风电系统。然而，许多电网准则允许一定程度的电网谐波电压存在，同时在这种情况下，双馈风电系统应该保持不脱网工作，其向电网输出的电流的谐波含量应该低于一定的值。因此，许多针对双馈风电系统在谐波电网电压条件下的谐波电流抑制控制方法及发明正在开展或已经实施。

目前，大部分的此类发明都是针对特定次数的谐波电压，如在多重旋转坐标系下的矢量控制，采用谐振控制器的矢量控制和直接功率控制等。而在实际电网环境中，谐波次数种类繁多，甚至包含分数次数，所以这些控制策略在实际电网中的运用效果是有限的。同时，每个谐振控制器只能针对一个，两个或者有限多个特定阶次的谐波，对于实际电网中理论上趋于无数个阶次的谐波，所需要的谐振控制器的数目是无限的，这在目前的数字资源中是不可能实现的。

同时，目前双馈异步风力发电系统的主流控制策略为矢量控制、查表法直接功率控制、比例积分直接功率控制等。其中，矢量控制需要的严格磁场定向和复杂的坐标变化，采用比例积分控制器所带来的动态响应速度慢使得其工程应用效果欠佳。查表法直接功率控制结构简单，无需复杂坐标变换，动态响应快，但滞环控制器使得稳态下有功、无功功率波动较大，且变换器开关频率不固定导致电流谐波次数不固定，滤波器设计较困难。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种畸变电网下双馈异步风力发电机基于反推控制的定子谐波电流抑制方法，能够实现不同谐波条件下的定子谐波电流抑制，并具有一定的电网频率偏差鲁棒性，达到非常优良的定子谐波电流输出抑制效果。

一种畸变电网下双馈异步风力发电机基于反推控制的定子谐波电流抑制方法，包括如下步骤：

(1)采集DFIG的三相定子电压U_sabc、三相定子电流I_sabc、三相转子电流I_rabc、转速ω_r以及转子位置角θ_r，并利用锁相环提取三相定子电压U_sabc的角频率ω_s；

进而对所述的三相定子电压U_sabc、三相定子电流I_sabc和三相转子电流I_rabc进行Clarke变换，对应得到定子α-β静止坐标系下的定子电压矢量U_sαβ、定子电流矢量I_sαβ和转子电流矢量I_rαβ；

(2)根据所述的定子电压矢量U_sαβ和定子电流矢量I_sαβ，计算DFIG的机侧有功功率P_s和机侧无功功率Q_s；

进而根据谐波电网条件下定子谐波电流的抑制补偿功率算法，计算有功功率的补偿参考值P^*_{s_comp}和无功功率的补偿参考值Q^*_{s_comp}，并对所述的补偿参考值P^*_{s_comp}和Q^*_{s_comp}进行微分运算，得到对应的导数值和

(3)根据所述的转子电流矢量I_rαβ、机侧有功功率P_s和机侧无功功率Q_s、补偿参考值P^*_{s_comp}和Q^*_{s_comp}以及对应的导数值和通过畸变电网反推控制算法计算出定子α-β静止坐标系下的转子电压矢量V_rαβ；