一种谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法与流程

本发明涉及新能源发电领域，具体地说，涉及一种谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法。

背景技术：

随着大规模风力发电并网技术研究，结合永磁同步发电机和双馈感应发电机这两种主要机型各自优势配置形成的混合风电场，正逐渐成为旧风电场改造和扩容的主要方向之一，获得广泛的关注。然而中国风能资源分布不均，大多分布在偏远地区，使得风电场接入点往往处在电网末端，同时由于大量电力电子变流装置的应用及负荷的非线性等因素，不可避免的给电力系统带来谐波污染，一定程度上影响风电场的稳定运行并严重恶化输出电能的质量。传统的矢量控制策略已无法满足谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场稳定并网运行要求。因此，如何改善谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场并网电能质量，提高其稳定运行能力是目前大规模风电发展关键问题。目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：

(1)liwang,dinhnhontruong.stabilityenhancementofapowersystemwithapmsg-basedandadfig-basedoffshorewindfarmusingasvcwithanadaptive-network-basedfuzzyinferencesystem[j].ieeetransactionsonindustrialelectronics.2013,60(7):2799-2807.

(2)全宇，年珩.不平衡及谐波电网下并网逆变器的谐振滑模控制技术[j].中国电机工程学报，2014，34(9)：1345-1352.

文献(1)分析了含双馈风电场和永磁直驱风电场的混合风电场群在理想电网条件下的运行特性，通过在并网点增设无功补偿设备来提供无功功率，以增大电网的系统阻尼从而抑制系统低频振荡，但该文未考虑谐波电网下系统的运行特性，且无功补偿设备会增加风电场系统成本。

文献(2)深入分析电网电压不平衡且谐波畸变条件下并网逆变器的运行特性，提出了基于谐振滑模控制器的改进控制策略，在一定程度上改善了传统正、负序电流分离造成的延时现象并减小了比例积分控制器的设计难度，可实现输出电流正弦或有功功率平稳的控制目标，但其并未根据运行工况分析如何选取控制目标，实际操作性不足，且未考虑抑制并网点电压谐波畸变率问题。

技术实现要素：

因此，本发明需要解决的问题是如何实现谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场的并网及稳定运行，以及改善混合风电场输出电能质量。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法，本混合风电场为含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场，包括如下步骤：

s1、在无通信线互联情况下实时检测混合风电场并网点电压总谐波畸变率和永磁直驱风电系统有功出力，当混合风电场并网点电压总谐波畸变率thd>5％时，执行步骤s2，否则，执行步骤s3；

s2、对永磁直驱风电系统的网侧变换器和机侧变换器进行控制，以抑制混合风电场并网点电压总谐波畸变，结束；

s3、当永磁直驱风电系统有功出力ptotal-p≤0.8p.u.时，执行步骤s4，否则，执行步骤s5；

s4、对永磁直驱风电系统的网侧变换器和机侧变换器进行控制，以抑制永磁直驱风电系统总输出电流5、7次谐波分量，结束；

s5、对永磁直驱风电系统的网侧变换器和机侧变换器进行控制，以抑制永磁风电系统总输出有功、无功功率的6倍频脉动分量，结束。

优选地，s2包括如下步骤：

s201、获取网侧变换器输出平均有功功率指令值及其反馈量psav-p，无功功率指令值及其qsav-p，利用网侧变换器正序电流参考值计算模块计算网侧正序电流参考值及计算公式如下所示：

式中，kp1和τi1分别为网侧变换器正序电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s202、获取网侧变换器交流侧5次谐波电压dq轴分量ugd5n-p及ugq5n-p，获取网侧变换器交流侧7次谐波电压dq轴分量ugd7p-p及ugq7p-p，利用网侧谐波电流参考值计算模块计算5次谐波电流参考值及利用网侧谐波电流参考值计算模块计算7次谐波电流参考值及计算公式如下所示：

式中，kp5和τi5分别为抑制并网点电压谐波畸变率时网侧谐波电流参考值计算模块pi控制器计算5次谐波电流参考值及时的比例系数和积分时间常数，kp7和τi7分别为抑制并网点电压谐波畸变率时网侧谐波电流参考值计算模块pi控制器计算7次谐波电流参考值及时的比例系数和积分时间常数；

s203、将正序电流参考值及其反馈量igdp-p、igqp-p，5次谐波电流参考值及其反馈量igd5n-p、igq5n-p，7次谐波电流参考值及其反馈量igd7p-p、igq7p-p，网侧变换器交流侧电压正序基波dq分量ugdp-p及ugqp-p送至网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块，得到同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p，5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p，以及7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p，计算公式如下所示：

式中，kp2和τi2分别为计算正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp3和τi3分别为计算5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp4和τi4分别为计算7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s204、将ugdp-p、ugqp-p、ugd5n-p、ugq5n-p、ugd7p-p、ugq7p-p进行空间矢量调制得到网侧变换器pwm驱动信号，基于网侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统网侧变换器；

s205、获取直流侧电压指令值及其反馈值udc-p，利用机侧变换器电流参考值计算模块计算机侧变换器电流参考值及机侧变换器运行在单位功率因数下，令则：

式中，kp6和τi6分别为机侧变换器电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s206、获取机侧变换器电流参考值的反馈量isdp-p、isqp-p，利用机侧变换器电流内环控制环节计算机侧变换器控制电压分量usd-p、usq-p，计算公式如下所示：

式中，kp8和τi8分别为机侧变换器电流内环控制环节pi控制器的比例系数和积分时间常数，ωm为转子电角速度，ψf-p为转子永磁体磁链；

s207、将usd-p、usq-p进行空间矢量调制得到机侧变换器pwm驱动信号，基于机侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统机侧变换器，从而以抑制混合风电场并网点电压总谐波畸变。

优选地，s4包括如下步骤：

s401、获取网侧变换器输出平均有功功率指令值及其反馈量psav-p，无功功率指令值及其qsav-p，利用网侧变换器正序电流参考值计算模块计算网侧正序电流参考值及计算公式如下所示：

式中，kp1和τi1分别为网侧变换器正序电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s402、令5次谐波电流参考值为0，即令7次谐波电流参考值为0，即,

s403、将正序电流参考值及其反馈量igdp-p、igqp-p，5次谐波电流参考值及其反馈量igd5n-p、igq5n-p，7次谐波电流参考值及其反馈量igd7p-p、igq7p-p，网侧变换器交流侧电压正序基波dq分量ugdp-p及ugqp-p送至网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块，得到同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p，5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p，以及7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p，计算公式如下所示：

式中，kp2和τi2分别为计算正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp3和τi3分别为计算5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp4和τi4分别为计算7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s404、将ugdp-p、ugqp-p、ugd5n-p、ugq5n-p、ugd7p-p、ugq7p-p进行空间矢量调制得到网侧变换器pwm驱动信号，基于网侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统网侧变换器；

s405、获取直流侧电压指令值及其反馈值udc-p，利用机侧变换器电流参考值计算模块计算机侧变换器电流参考值及机侧变换器运行在单位功率因数下，令则：

式中，kp6和τi6分别为机侧变换器电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s406、获取机侧变换器电流参考值的反馈量isdp-p、isqp-p，利用机侧变换器电流内环控制环节计算机侧变换器控制电压分量usd-p、usq-p，计算公式如下所示：

式中，kp8和τi8分别为机侧变换器电流内环控制环节pi控制器的比例系数和积分时间常数，ωm为转子电角速度，ψf-p为转子永磁体磁链；

s407、将usd-p、usq-p进行空间矢量调制得到机侧变换器pwm驱动信号，基于机侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统机侧变换器，从而抑制永磁直驱风电场总输出电流5、7次谐波分量。

优选地，s5包括如下步骤：

s501、获取网侧变换器输出平均有功功率指令值及其反馈量psav-p、无功功率指令值及其反馈量qsav-p，获取网侧变换器交流侧电压正序dq分量ugdp-p及ugqp-p，获取网侧变换器交流侧5次谐波dq分量ugd5n-p及ugq5n-p，获取网侧变换器交流侧7次谐波dq分量ugd7p-p、ugq7p-p，利用网侧正序电流以及5、7次谐波电流参考值计算模块计算网侧变换器正序电流参考值网侧变换器交流侧5次谐波电流参考值以及网侧变换器交流侧7次谐波电流参考值计算公式如下所示：

式中kp9和τi9分别为抑制永磁直驱风电系统总输出有功、无功功率的6倍频脉动分量时网侧变换器正序电流以及5、7次谐波电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s502、将正序电流参考值及其反馈量igdp-p、igqp-p，5次谐波电流参考值及其反馈量igd5n-p、igq5n-p，7次谐波电流参考值及其反馈量igd7p-p、igq7p-p，网侧变换器交流侧电压正序基波dq分量ugdp-p及ugqp-p送至网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块，得到同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p，5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p，以及7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p，计算公式如下所示：

式中，kp2和τi2分别为计算正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp3和τi3分别为计算5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp4和τi4分别为计算7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s503、将ugdp-p、ugqp-p、ugd5n-p、ugq5n-p、ugd7p-p、ugq7p-p进行空间矢量调制得到网侧变换器pwm驱动信号，基于网侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统网侧变换器；

s504、获取直流侧电压指令值及其反馈值udc-p，利用机侧变换器电流参考值计算模块计算机侧变换器电流参考值及机侧变换器运行在单位功率因数下，令则：

式中，kp6和τi6分别为机侧变换器电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s505、获取机侧变换器电流参考值的反馈量isdp-p、isqp-p，利用机侧变换器电流内环控制环节计算机侧变换器控制电压分量usd-p、usq-p，计算公式如下所示：

式中，kp8和τi8分别为机侧变换器电流内环控制环节pi控制器的比例系数和积分时间常数，ωm为转子电角速度，ψf-p为转子永磁体磁链；

s506、将usd-p、usq-p进行空间矢量调制得到机侧变换器pwm驱动信号，基于机侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统机侧变换器，从而以抑制永磁风电场总输出有功、无功功率的6倍频脉动分量。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明实现了谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场多目标协调控制，提高了谐波电网电压下混合风电场安全稳定运行能力，同时根据永磁直驱风电系统有功出力情况，可实现输出有功功率、无功功率无脉动控制目标，或者抑制输出电流5、7次谐波分量控制目标，从整体角度出发，提高了机械传动轴使用寿命和改善了含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场的输出电能质量。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场接入电力系统的结构示意图。

图2为谐波电网电压下永磁直驱风电系统的控制框图。

图3为三种不同运行工况下采用传统控制策略与本发明控制方法时混合风电场中永磁直驱风电系统对并网点谐波电压畸变率的抑制以及输出电能质量的仿真波形对比图。三种工况分别为：(1)5次、7次谐波电网电压含量分别为4％、4％，永磁直驱风电系统有功出力ptotal-p＝1.0p.u.,thd＝5.56％；(2)5次、7次谐波电网电压含量分别为2％、1％，永磁直驱风电系统有功出力ptotal-p＝1.0p.u.,thd＝2.24％；(3)5次、7次谐波电网电压含量分别为2％、1％，永磁直驱风电系统有功出力ptotal-p＝0.6p.u.,thd＝2.24％，其中永磁直驱风电系统无功出力均为qtotal-p＝0p.u.。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

图1为30mva永磁直驱风力发电系统和30mva双馈风力发电系统接入电力系统的结构示意图，通过公共连接点接入大电网。

图2表示本发明的谐波电网电压下混合风电场中永磁直驱风电系统的结构框图，它包括的控制对象有：直流侧电容1，机侧变换器2，网侧变换器3，空间矢量调制模块4，电压传感器5，电流传感器6，锁相环(pll)7，网侧正序电流参考值计算模块8，网侧谐波电流参考值计算模块9，最优目标选择模块10，网侧正序电流内环控制模块11，网侧谐波电流内环模块12，机侧电流参考值计算模块13，机侧电流内环控制环节14。

本发明公开了一种谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法，本混合风电场为含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场，包括如下步骤：

s1、在无通信线互联情况下实时检测混合风电场并网点电压总谐波畸变率和永磁直驱风电系统有功出力，当混合风电场并网点电压总谐波畸变率thd>5％时，执行步骤s2，否则，执行步骤s3；

s2、对永磁直驱风电系统的网侧变换器和机侧变换器进行控制，以抑制混合风电场并网点电压总谐波畸变，结束；

s3、当永磁直驱风电系统有功出力ptotal-p≤0.8p.u.时，执行步骤s4，否则，执行步骤s5；

s4、对永磁直驱风电系统的网侧变换器和机侧变换器进行控制，以抑制永磁直驱风电系统总输出电流5、7次谐波分量，结束；

s5、对永磁直驱风电系统的网侧变换器和机侧变换器进行控制，以抑制永磁风电系统总输出有功、无功功率的6倍频脉动分量，结束。

本发明实现了谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场多目标协调控制，提高了谐波电网电压下混合风电场安全稳定运行能力，同时根据永磁直驱风电系统有功出力情况，可实现输出有功功率、无功功率无脉动控制目标，或者抑制输出电流5、7次谐波分量控制目标，从整体角度出发，提高了机械传动轴使用寿命和改善了含永磁直驱风电场和双馈风电场的混合风电场的输出电能质量。

为进一步优化上述技术方案，s2包括如下步骤：

s201、获取网侧变换器输出平均有功功率指令值及其反馈量psav-p，无功功率指令值及其qsav-p，利用网侧变换器正序电流参考值计算模块计算网侧正序电流参考值及计算公式如下所示：

式中，kp1和τi1分别为网侧变换器正序电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s202、获取网侧变换器交流侧5次谐波电压dq轴分量ugd5n-p及ugq5n-p，获取网侧变换器交流侧7次谐波电压dq轴分量ugd7p-p及ugq7p-p，利用网侧谐波电流参考值计算模块计算5次谐波电流参考值及利用网侧谐波电流参考值计算模块计算7次谐波电流参考值及计算公式如下所示：

式中，kp5和τi5分别为抑制并网点电压谐波畸变率时网侧谐波电流参考值计算模块pi控制器计算5次谐波电流参考值及时的比例系数和积分时间常数，kp7和τi7分别为抑制并网点电压谐波畸变率时网侧谐波电流参考值计算模块pi控制器计算7次谐波电流参考值及时的比例系数和积分时间常数；

s203、将正序电流参考值及其反馈量igdp-p、igqp-p，5次谐波电流参考值及其反馈量igd5n-p、igq5n-p，7次谐波电流参考值及其反馈量igd7p-p、igq7p-p，网侧变换器交流侧电压正序基波dq分量ugdp-p及ugqp-p送至网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块，得到同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p，5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p，以及7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p，计算公式如下所示：

式中，kp2和τi2分别为计算正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp3和τi3分别为计算5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp4和τi4分别为计算7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

本发明中，反馈量通过传感器采样计算后获得，反馈量的获得方法为现有技术，在此不再赘述。

s204、将ugdp-p、ugqp-p、ugd5n-p、ugq5n-p、ugd7p-p、ugq7p-p进行空间矢量调制得到网侧变换器pwm驱动信号，基于网侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统网侧变换器；

s205、获取直流侧电压指令值及其反馈值udc-p，利用机侧变换器电流参考值计算模块计算机侧变换器电流参考值及机侧变换器运行在单位功率因数下，令则：

式中，kp6和τi6分别为机侧变换器电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s206、获取机侧变换器电流参考值的反馈量isdp-p、isqp-p，利用机侧变换器电流内环控制环节计算机侧变换器控制电压分量usd-p、usq-p，计算公式如下所示：

式中，kp8和τi8分别为机侧变换器电流内环控制环节pi控制器的比例系数和积分时间常数，ωm为转子电角速度，ψf-p为转子永磁体磁链；

s207、将usd-p、usq-p进行空间矢量调制得到机侧变换器pwm驱动信号，基于机侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统机侧变换器，从而以抑制混合风电场并网点电压总谐波畸变。

为进一步优化上述技术方案，s4包括如下步骤：

s401、获取网侧变换器输出平均有功功率指令值及其反馈量psav-p，无功功率指令值及其qsav-p，利用网侧变换器正序电流参考值计算模块计算网侧正序电流参考值及计算公式如下所示：

式中，kp1和τi1分别为网侧变换器正序电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s402、令5次谐波电流参考值为0，即令7次谐波电流参考值为0，即,

s403、将正序电流参考值及其反馈量igdp-p、igqp-p，5次谐波电流参考值及其反馈量igd5n-p、igq5n-p，7次谐波电流参考值及其反馈量igd7p-p、igq7p-p，网侧变换器交流侧电压正序基波dq分量ugdp-p及ugqp-p送至网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块，得到同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p，5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p，以及7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p，计算公式如下所示：

式中，kp2和τi2分别为计算正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp3和τi3分别为计算5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp4和τi4分别为计算7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s404、将ugdp-p、ugqp-p、ugd5n-p、ugq5n-p、ugd7p-p、ugq7p-p进行空间矢量调制得到网侧变换器pwm驱动信号，基于网侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统网侧变换器；

s405、获取直流侧电压指令值及其反馈值udc-p，利用机侧变换器电流参考值计算模块计算机侧变换器电流参考值及机侧变换器运行在单位功率因数下，令则：

式中，kp6和τi6分别为机侧变换器电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s406、获取机侧变换器电流参考值的反馈量isdp-p、isqp-p，利用机侧变换器电流内环控制环节计算机侧变换器控制电压分量usd-p、usq-p，计算公式如下所示：

式中，kp8和τi8分别为机侧变换器电流内环控制环节pi控制器的比例系数和积分时间常数，ωm为转子电角速度，ψf-p为转子永磁体磁链；

s407、将usd-p、usq-p进行空间矢量调制得到机侧变换器pwm驱动信号，基于机侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统机侧变换器，从而抑制永磁直驱风电场总输出电流5、7次谐波分量。

为进一步优化上述技术方案，s5包括如下步骤：

s501、获取网侧变换器输出平均有功功率指令值及其反馈量psav-p、无功功率指令值及其反馈量qsav-p，获取网侧变换器交流侧电压正序dq分量ugdp-p及ugqp-p，获取网侧变换器交流侧5次谐波dq分量ugd5n-p及ugq5n-p，获取网侧变换器交流侧7次谐波dq分量ugd7p-p、ugq7p-p，利用网侧正序电流以及5、7次谐波电流参考值计算模块计算网侧变换器正序电流参考值网侧变换器交流侧5次谐波电流参考值以及网侧变换器交流侧7次谐波电流参考值计算公式如下所示：

式中kp9和τi9分别为抑制永磁直驱风电系统总输出有功、无功功率的6倍频脉动分量时网侧变换器正序电流以及5、7次谐波电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s502、将正序电流参考值及其反馈量igdp-p、igqp-p，5次谐波电流参考值及其反馈量igd5n-p、igq5n-p，7次谐波电流参考值及其反馈量igd7p-p、igq7p-p，网侧变换器交流侧电压正序基波dq分量ugdp-p及ugqp-p送至网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块，得到同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p，5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p，以及7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p，计算公式如下所示：

式中，kp2和τi2分别为计算正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugdp-p、ugqp-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp3和τi3分别为计算5倍反向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd5n-p、ugq5n-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数，kp4和τi4分别为计算7倍正向同步旋转坐标系下的控制电压dq轴分量ugd7p-p、ugq7p-p时网侧变换器正序以及5、7次谐波电流内环计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s503、将ugdp-p、ugqp-p、ugd5n-p、ugq5n-p、ugd7p-p、ugq7p-p进行空间矢量调制得到网侧变换器pwm驱动信号，基于网侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统网侧变换器；

s504、获取直流侧电压指令值及其反馈值udc-p，利用机侧变换器电流参考值计算模块计算机侧变换器电流参考值及机侧变换器运行在单位功率因数下，令则：

式中，kp6和τi6分别为机侧变换器电流参考值计算模块pi控制器的比例系数和积分时间常数；

s505、获取机侧变换器电流参考值的反馈量isdp-p、isqp-p，利用机侧变换器电流内环控制环节计算机侧变换器控制电压分量usd-p、usq-p，计算公式如下所示：

式中，kp8和τi8分别为机侧变换器电流内环控制环节pi控制器的比例系数和积分时间常数，ωm为转子电角速度，ψf-p为转子永磁体磁链；

s506、将usd-p、usq-p进行空间矢量调制得到机侧变换器pwm驱动信号，基于机侧变换器pwm驱动信号控制永磁直驱风电系统机侧变换器，从而以抑制永磁风电场总输出有功、无功功率的6倍频脉动分量。

图3给出了在混合风电场中永磁直驱风电系统的3种不同运行工况下，采用本发明控制方法与采用传统控制方法下永磁直驱风电系统输出电能质量以及对并网点谐波电压的抑制情况的仿真对比图。uabc-p、iabc-p分别为混合风电场并网点三相电压和电流，udc为永磁直驱风电系统的直流母线电压，id_p、iq_p为永磁直驱风电系统网侧输出电流dq轴分量，hru5n和hru7p分别为并网点5、7次谐波电压含量，ptotal-p、qtotal-p为永磁直驱型风电系统输出总有功功率和无功功率。图中0-0.1s为采用传统控制策略的仿真波形图，0.1-0.3s为采用本发明多目标协调控制策略下的仿真波形图。

(1)并网点电压谐波畸变率thd＝5.56％，永磁直驱型风电系统输出有功ptotal-p＝1.0p.u.。在0-0.1s永磁直驱风电系统采用传统控制策略，此时并网点5、7次谐波电压含量分别为4％，4％，严重影响了整个风电场的安全稳定运行，在0.1-0.3s永磁直驱风电系统控制目标为抑制并网点谐波畸变率，此时并网点5、7次谐波电压含量分别被抑制到3.5％和3.2％，降低了电网电压谐波分量对相邻双馈风电场的影响，提高了整个风电场的并网稳定运行能力。

(2)并网点电压谐波畸变率thd＝2.24％，永磁直驱型风电系统输出有功ptotal-p＝1.0p.u.，并网点5、7次谐波电压含量分别为2％，1％。在0-0.1s永磁直驱风电系统采用传统控制策略，此时永磁直驱型风电系统输出有功功率和无功功率存在6倍频波动，这严重影响了机械传动轴系的使用寿命，降低了系统的稳定性。在0.1-0.3s永磁直驱风电系统控制目标为抑制总输出有功功率、无功功率的6倍频脉动分量，此时永磁直驱型风电系统输出总有功功率和无功功率明显无波动，延长了机械传动轴的使用寿命，同时提高了并网稳定运行能力。

(3)并网点电压谐波畸变率thd＝2.24％，永磁直驱型风电系统输出有功ptotal-p＝0.6p.u.，并网点5、7次谐波电压含量分别为2％，1％。在0-0.1s永磁直驱风电系统采用传统控制策略，此时永磁直驱型风电场输出电流含有5、7次谐波分量，恶化了输出电能质量。在0.1-0.3s永磁直驱风电系统控制目标为抑制输出电流5、7次谐波分量，此时永磁直驱型风电系统输出电流dq轴分量明显无波动，提高了输出电能的质量，同时提高了并网稳定运行能力。

综上所述，本发明所述的一种谐波电网电压下含永磁直驱风电场和双馈风电场的谐波电网电压下混合风电场多目标协调控制方法在可以实现风电场在谐波电网电压情况下不脱网运行，具有如下有益效果：1)并网点电压重度畸变(thd>5％)时，永磁直驱风电系统可抑制并网点电压5、7次谐波含量，降低谐波畸变率，提高整个风电场的并网稳定运行能力；2)并网点电压轻度畸变(thd<5％)，当永磁直驱风电系统有功出力ptotal-p>0.8p.u.时，通过抑制输出有功功率、无功功率无6倍频脉动，可有效延长机械传动轴的使用寿命，同时提高并网稳定性；3)并网点电压轻度畸变(thd<5％)，当永磁直驱风电系统有功出力ptotal-p<0.8p.u.时，通过抑制输出电流dq轴分量无6倍频脉动，可有效提高输出电能质量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。