[发明专利]一种基于双闭环控制的双馈风机整流器阻抗计算方法

说明书

本发明公开了一种基于双闭环控制的双馈风机整流器阻抗计算方法，根据电路拓扑及控制框图建立电气量、控制量之间的关系式，推导出闭环阻抗的表达式并对其进行验证：根据电路拓扑建立电气量之间的关系式，分别包括占空比信号、直流侧电压、网侧电压和网侧电流，根据控制框图建立电流内环控制和电压外环控制部分的数学模型，然后根据电路与控制之间的联系建立锁相环部分的数学模型，联合以推导出闭环阻抗表达式；最后通过输入不同频率下的扰动、计算阻抗值的方法，验证了阻抗计算方法的正确性。本发明为双馈风机整流器的稳定性研究奠定了基础，可以通过阻抗的分析以调节参数来避免出现谐波不稳定等危害电力系统的现象。

技术领域

本发明涉及双馈风机网侧整流器稳定性分析技术领域，具体为一种基于双闭环控制的双馈风机整流器阻抗计算方法。

背景技术

风能作为一种清洁环保的绿色能源，近年来受到越来越多的关注。双馈感应风力发电机以其并网稳定性好，可以实现有功和无功的解耦控制等优势，成为目前风力发电领域主流机型之一。但是整流器作为电力电子元件，它的结构上存在一些固有缺陷，可能会严重影响系统的电能质量和稳定性，其中就出现了如谐波不稳定这样的现象，不仅会使电网系统的供应环境恶化，造成控制系统紊乱，还会降低系统的电压或电能质量，引发严重的谐波过电压和过电流等问题。为了对双馈风机的整流器部分进行稳定性分析，基于阻抗的稳定性分析是目前广泛应用的方法。

使用基于阻抗的稳定性分析方法，只需要分别各个子系统的外阻抗特性即可分析整个系统的稳定性。从最后计算出来的闭环阻抗中可以通过改变参数分别研究不同影响因子对于整体稳定性的作用效果，从而有效地抑制各种不稳定现象的发生。而由于整流器使用开关器件引入了非线性特性，双馈风机整流器阻抗模型的建立也成为了主要的难点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够通过调节参数提高双馈风机整流器的稳定性，避免出现谐波不稳定等危害电力系统的现象的基于双闭环控制的双馈风机整流器阻抗计算方法。技术方案如下：

一种基于双闭环控制的双馈风机整流器阻抗计算方法，包括如下步骤：

步骤1：按照整流器在dq轴下的电路拓扑建立整流器电路的小信号模型：

其中：

式中：与分别为网侧电流和电压在dq轴下的小信号分量，为直流侧电压的小信号分量，为调制信号dq轴下的小信号分量；L_n、R_n为整流器网侧电感与电阻；C_d、R_d为直流侧的电容与电阻；D_d、D_q为dq轴下静态工作点的开关状态量；I_d、I_q为dq轴下静态工作点的电流量；ω为交流侧电压基波角频率；U_dc为电压给定参考值；s为拉普拉斯变换的复变量；A、B、C、D分别表示电路小信号模型中的模块矩阵。以上小信号量为电路系统中的数学模型。

根据主电路的小信号模型，得到电路部分的模块传递函数：

G_A＝[0 0 1 0 0]A^-1B G_B＝[0 0 1 0 0]C^-1D