[发明专利]一种永磁直驱风电系统母线稳压控制方法

说明书

本发明属于永磁直驱风力发电领域，具体涉及一种永磁直驱风电系统母线稳压控制方法。通过在电网电压定向矢量控制方法中嵌入自抗扰控制器；所述自抗扰控制器包括跟踪微分器、扩展状态观测器和非线性状态误差反馈控制律。该方法包括对电网电压的交流量进行Park变换，得到d‑q坐标系下的变量；针对电网电压定向的矢量控制；将自抗扰控制器嵌入在外环控制器中；将外环控制器的输出作为内环控制器的输入；然后采用基于电网电压定向的矢量控制方法，通过步骤S1得到的d‑q坐标系中相关电流量的前馈补偿来间接实现网侧变流器有功和无功的解耦，实现控制优化，在风电系统在受到扰动影响时得到最小的波动幅值和最短的暂态过程。

技术领域

本发明属于永磁直驱风力发电领域，具体涉及一种永磁直驱风电系统母线稳压控制方法。

背景技术

近年来，随着能源危机和环境污染问题的日益突出，对新能源的研究、开发、利用是解决能源枯竭、环境污染的必然过程；风能作为可再生自然能源的一种，遍布全球，环保可靠，便于利用，是目前作为调整能源结构应用最广、最具发展潜力的绿色能源之一；但是由于风速的随机性和风电系统的非线性、变参数等强不确定性，使风电系统的抗扰性能受到巨大的挑战，也直接影响到风力发电的大规模应用；因此，如何优化网侧变换器的性能和控制，对永磁直驱风电系统的经济性、稳定性和安全性的优化具有重大的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种永磁直驱风电系统母线稳压控制方法，能实现优化暂态过程，减小直流母线电压的波动幅值，进而增加永磁直驱风电系统的抗扰性，达到使直流母线电压的快速平稳的目的。

本发明是采取以下技术方案实现的：

一种永磁直驱风电系统母线稳压控制方法，在现有的电网电压定向矢量控制方法中嵌入自抗扰控制器，利用自抗扰控制器的自抗扰策略和电网电压定向的矢量控制方法，使直流母线电压波动最小化。

所述自抗扰控制器采用已知的自抗扰控制器，包括跟踪微分器、扩展状态观测器和非线性状态误差反馈控制律；其中，跟踪微分器的作用是安排过渡过程，给出合理的控制信号，解决了响应速度与超调之间的矛盾；扩张状态观测器用来解决模型未知部分和外部未知扰动综合对控制对象的影响，然后给出信号补偿这些扰动。将控制对象变为普通的积分串联型控制对象；非线性误差反馈控制律给出被控对象的控制策略。

一种永磁直驱风电系统母线稳压控制方法，包括如下步骤：

S1、对电网电压的交流量进行Park变换，得到d-q坐标系下的变量；

步骤S1中所述的Park变换，从abc坐标变换到dq0坐标，将逆变器输出电压u_a、u_b、u_c，和逆变器输出电流I_ga、I_gb、I_gc，这些量经过坐标变换都变换到dq0坐标中，得到I_gd、I_gq和u_gd、u_gq。

变换公式如下：

其中，θ为相角由锁相环PLL得到。

S2、针对电网电压定向的矢量控制；

S2-1、将自抗扰控制器嵌入在外环控制器中；

S2-2、将外环控制器的输出作为内环控制器的输入；

S2-3、然后采用基于电网电压定向的矢量控制方法，通过步骤S1得到的d-q坐标系中相关电流量的前馈补偿来间接实现网侧变流器有功和无功的解耦，实现控制优化，在风电系统在受到扰动影响时得到最小的波动幅值和最短的暂态过程。

步骤S2-3所述基于电网电压定向的矢量控制方法，包括如下步骤：