[发明专利]单dq控制结构双馈风机正、负序转子电流控制方法及系统

说明书

本公开提出了单dq控制结构双馈风机正、负序转子电流控制方法及系统，包括：根据负序电网电压对负序转子电流参考值进行校正后得到负序转子电流参考校正值将参考校正值转换到正转dq坐标系下与正序转子电流参考值叠加作为PI转子电流反馈控制器的输入，对正、负序转子电流进行统一控制；电流控制器输出信号经过比例环节放大并转换到转子三相坐标系下得到转子侧变流器三相电压调制信号，与载波信号比较后得到三相开关信号，对转子侧变流器输出电压进行控制。在单dq控制结构下实现对正、负序转子电流的控制，保留了该控制结构对正序转子电流的良好控制性能，并使其具备在不对称条件下对负序转子电流的控制能力。

技术领域

本公开属于风力发电机组电控技术领域，尤其涉及单dq控制结构双馈风机正、负序转子电流控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在对称电网条件下，基于电网电压定向的矢量控制是双馈风力发电机的主流控制结构，在定向于电网电压矢量而形成的旋转dq坐标系(正转dq坐标系)下基于PI调节器的反馈电流控制结构(以下简称单dq控制结构)能够有效地对转子电流进行快速、准确的控制，从而达到改变双馈风力发电机功率运行状态的目的。

然而在不对称条件下，这种单一dq旋转坐标系下的控制结构却被认为无法对负序分量(正转dq坐标系下的二倍频反转分量)进行有效地控制，因此，衍生出了目前实际应用最为广泛的双dq(正、反转dq)坐标系下的正、负序电流双PI调节器控制结构(以下简称双dq控制结构)，即在正转dq坐标系下对正序分量转子电流进行基于PI调节器的反馈控制，在反转dq坐标系下对负序分量转子电流进行基于PI调节器的反馈控制，这依赖于反馈回路中正、负序转子电流的分离，影响双dq控制结构在对称与不对称情况下的动态性能。目前普遍采用在对称情况下利用单dq控制结构以获得良好的正序电流控制动态性能，而在不对称情况下切换至双dq控制结构以满足负序电流的控制需求的方案；此外，双dq控制结构需要额外对反转dq坐标系下的负序PI调节器参数进行设计，这都增加了控制的复杂度。

此外，还存在αβ坐标系下的比例谐振(PR)电流控制结构，在αβ坐标系下对正负序电流进行统一控制，但由于谐振环节无法适应频率的漂移，实际应用中都采用带有阻尼的谐振环节，这样会使得该环节在谐振频率附近有较大的开环增益而不是无穷大，无法实现闭环无差；也存在正转dq坐标系下的比例积分谐振(PIR)电流控制结构，在正转dq坐标系下对正负序电流进行统一控制，存在与PR控制相同的谐振环节的问题。这两种控制的实际应用案例不多。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了基于单dq控制结构的双馈风力发电机正、负序转子电流控制方法，在单dq控制结构下实现对正、负序转子电流的控制，保留了该控制结构对正序转子电流的良好控制性能，并使其具备在不对称条件下对负序转子电流的控制能力。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了单dq控制结构双馈风机正、负序转子电流控制方法，包括：

提取双馈风力发电机定子端电压的正、负序分量；

对定子端电压的正序分量进行跟踪锁相；

根据负序定子端电压对负序转子电流参考值进行校正后得到负序转子电流参考校正值；

将负序转子电流参考校正值与正序转子电流参考值在正转dq坐标系下叠加后作为正转dq坐标系下的PI电流反馈控制环节的输入；

利用PI电流反馈控制环节得到转子侧变流器开关信号，控制开关器件的开通与关断控制转子侧变流器的输出电压。

该控制方法使得单dq控制结构在不对称条件下具备对正、负序转子电流的控制能力。

第二方面，公开了单dq控制结构下双馈风力发电机正、负序转子电流控制系统，包括：