[发明专利]风力发电变流器功率不平衡控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种风力发电变流器功率不平衡控制系统及方法。所述系统包括：功率环控制器，根据三相电流、三相电压计算得到的定子功率参考值，进行比例积分PI控制，得到风力发电变流器的电流参考值；电流环控制器，获取由所述功率环控制器得到的电流参考值，根据所述电流参考值进行比例积分PI控制，得到风力发电变流器的转子电压参考值，再根据所述转子电压参考值生成控制变流器的脉冲宽度调制PWM波。本发明提供的风力发电变流器功率不平衡控制系统及方法能够有效抑制风力发电变流器的功率不平衡波动。

技术领域

本发明涉及风力发电机组控制技术领域，特别是涉及一种风力发电变流器功率不平衡控制系统及方法。

背景技术

中国的可再生能源事业发展迅猛，风力发电规模已占全球的约三成，预计未来五年间以中国为首的亚洲仍然是增长的主动力，亚洲装机增量有望达到140GW,其中中国有望保持每年25GW以上的装机量。随着大量风力发电机组的投入运行，电网对风力发电机组的可靠性要求提升，功率稳定控制是风力发电机组最重要的性能指标，功率稳定控制主要通过风力发电变流器来实现。

双馈电机因其优越的性能使得在风电领域应用广泛，但是随着技术的发展，机组容量的不断增大，使得对其的控制要求也越来越高，综合现在所运用的控制策略，大致有空间矢量控制、直接转矩控制(DTC)和直接功率控制(DPC)等。空间矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。这种控制过程中对于电机相位角的确定比较模糊，在一定的电网运行环境下会产生功率振动的现象，使得风电机组的运行不稳定，风机效率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种风力发电变流器功率不平衡控制系统及方法，以有效抑制风力发电变流器的功率不平衡波动。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种风力发电变流器功率不平衡控制系统，所述系统包括：功率环控制器，根据三相电流、三相电压计算得到的定子功率参考值，进行比例积分PI控制，得到风力发电变流器的电流参考值；电流环控制器，获取由所述功率环控制器得到的电流参考值，根据所述电流参考值进行比例积分PI控制，得到风力发电变流器的转子电压参考值，再根据所述转子电压参考值生成控制变流器的脉冲宽度调制PWM波。

在一些实施方式中，还包括：功率计算器，用于根据三相电流、三相电压计算得到定子功率参考值。

在一些实施方式中，所述功率计算器具体用于：通过三相定子电压和定子电流的瞬时值计算定子有功功率，得出定子有功功率瞬时值；从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系；通过DQ法计算无功功率；通过滑动滤波对定子功率反馈进行滤波，得到滤波后定子功率参考值。

在一些实施方式中，从三相静止坐标系变换到两项静止坐标系采用如下的变换矩阵：

其中，f_d为变换后的D轴分量，f_q为变换后的Q轴分量，f_a为A相分量，f_b为B相分量，f_c为C相分量，C_2s/2r为两相静止到两相旋转坐标系变换矩阵，C_3s/2s为三相静止到两相静止的坐标系变换矩阵。

在一些实施方式中，所述功率环控制器包括：功率环PI控制器，用于根据如下公式计算电流参考值：

i(t)＝K_Pe(t)+K_I∫e(τ)dτ

其中，i(t)为电流参考值，e(t)为瞬时定子功率与定子功率参考值之间的误差，K_P为比例系数，K_I为积分系数。

在一些实施方式中，还包括：转子电流计算器，用于根据采集到三相电流值，计算转子电流。