[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

摘要

本发明公开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，该方法以李雅普诺夫稳定性理论为基础，在静止两相坐标系下双馈风力发电机理想和谐波电网电压的统一数学模型下，进行反推控制算法设计，实现了有功无功的解耦控制。本发明克服了传统矢量控制动态性能欠佳，同时因需复杂坐标变换和严格磁场定向的工程实现难度弱点，又克服了传统查表法直接功率控制的稳态性能欠佳的缺陷，在理想电网条件下取得了优良的动静态性能。

主权项

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Usabc、三相定子电流Isabc、三相转子电流Irabc、转速ωr以及转子位置角θr，并利用锁相环提取三相定子电压Usabc的角频率ωs；进而对所述的三相定子电压Usabc、三相定子电流Isabc和三相转子电流Irabc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Usαβ、定子电流矢量Isαβ和转子电流矢量Irαβ；(2)根据所述的定子电压矢量Usαβ和定子电流矢量Isαβ，计算DFIG的机侧有功功率Ps和机侧无功功率Qs；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Irαβ、机侧有功功率Ps和机侧无功功率Qs、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Vrαβ；所述畸变电网反推控制算法的具体过程如下：首先，根据DFIG有功功率及无功功率的偏差定义DFIG的李雅普诺夫函数V如下：V=12ep2+12eq2ep=Ps*-Pseq=Qs*-Qs]]>其中：Ps*和Qs*分别为给定的有功功率参考值和无功功率参考值；然后，对上述李雅普诺夫函数V进行求导，并使求导后的结果满足以下关系式：其中：kp和kq分别为预设的有功功率调节系数和无功功率调节系数，t为时间；最后，将改进后畸变电网条件下的DFIG功率数学模型代入上述关系式中，得到关于转子电压矢量Vrαβ的方程式如下并进行求解：所述改进后畸变电网条件下DFIG功率数学模型的表达式如下：其中：σ为DFIG的漏磁系数，|Us|为定子电压矢量Usαβ的模且Lm为DFIG的定转子互感，Lr为DFIG的转子电感，ωslip为DFIG的滑差角频率且ωslip＝ωs‑ωr，Rs为DFIG的定子电阻，Rr为DFIG的转子电阻，Vrα和Vrβ分别为转子电压矢量Vrαβ的α轴分量和β轴分量，Irα和Irβ分别为转子电流矢量Irαβ的α轴分量和β轴分量，Usα和Usβ分别为定子电压矢量Usαβ的α轴分量和β轴分量；(4)利用转子位置角θr对所述的转子电压矢量Vrαβ进行坐标变换，得到转子α‑β静止坐标系下的转子电压矢量Urαβ，进而通过SVPWM构造得到一组开关信号以对DFIG的机侧变流器进行控制。