一种永磁直驱式风电系统变流器谐波补偿控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及风力发电技术领域，具体设及永磁直驱式风力发电系统，主要应用于 风力发电等相关技术领域的变流器设计，谐波补偿控制。
【背景技术】
[0002] 风力发电已成为调整优化能源结构、构建现代能源产业体系的主要方式之一。永 磁直驱式风电系统省去了易出故障的齿轮箱，能够有效抑制振荡，降低噪声，提高运行效 率，降低维护成本，因而成为目前大功率变速恒频风力发电的重要方向，永磁直驱式风电系 统与电网进行能量交互的唯一部件是全功率变流器，其运行状态决定着风电系统的性能。 直驱式风电系统中，存在大量谐波，机侧变流器谐波会导致永磁同步发电机铁损、铜损增 大，降低发电机组效率，引起转矩脉动。网侧变流器谐波会降低输出电能质量，危及电网稳 定。因此，需要对直驱式风电系统中的谐波进行抑制。有鉴于此，提出一种永磁直驱式风电 系统变流器谐波补偿控制方法，对机侧和网侧变流器的电流内环采用带有谐波补偿的比例 谐振控制器，实现对特定低次谐波扰动抑制，该控制方法省去坐标变换和禪合参数，降低控 制系统对电路参数和电网电压的敏感度，算法简单，易于实现。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种永磁直驱式风电系统变流器谐波补偿控制方法，通 过对机侧和网侧变流器的电流内环采用带有谐波补偿的比例谐振控制器，实现对特定低次 谐波扰动抑制，该控制方法省去坐标变换和禪合参数，降低控制系统对电路参数和电网电 压的敏感度，算法简单，易于实现。
[0004] 一种永磁直驱式风电系统变流器谐波补偿控制方法，系统由风力机一-将风能 转化为机械能、永磁直驱式同步发电机--将机械能转化为电能输出；机侧和网侧变换 器一-实现风力发电机输出功率和电网交互；该系统机侧变流器采用功率外环和电流内环 双闭环控制，将参考功率和实测有功功率进行比较，比较器输出接功率PI调节器，输出电 流参考信号，将其进行坐标变换，转换至静止坐标系下，将给定信号与实测转子电流进行比 较，其偏差送入比例谐振控制器，通过PR控制器进行调节，可实现电流无差跟踪控制算法 简单，系统的鲁椿性大大提高；
[0005] 网侧变换器采用电压外环、电流内环双闭环控制策略，将给定电压信号和直流侧 电容两端实测电压进行比较，其偏差送入电压PI调节器，输出电流参考信号，通过坐标变 换至静止坐标系，得到静止坐标系下的给定信号，和实测电网电流信号进行比较，偏差送至 比例谐振控制器，得到网侧变流器的PWM控制信号。结合控制器，可实现直流母线电压 稳定控制，控制方法省去了坐标变换和禪合参数，降低了控制系统对电路参数和电网电压 的敏感度，算法简单，易于实现。为了实现对特定低次谐波扰动抑制，利用谐振环节对特定 谐波进行补偿，谐波补偿控制器可描述为：
[0006]
[0007] 带有谐波补偿的比例谐振控制器是在原有PR控制器的基础上叠加了谐波补偿 器，可描述为：
[000引
【主权项】
1. 一种永磁直驱式风电系统变流器谐波补偿控制方法，其特征在于：系统由风力 机--将风能转化为机械能、永磁直驱式同步发电机--将机械能转化为电能输出；机侧 和网侧变换器一一实现风力发电机输出功率和电网交互；该系统机侧变流器采用功率外环 和电流内环双闭环控制，将参考功率和实测有功功率进行比较，比较器输出接功率PI调节 器，输出电流参考信号，将其进行坐标变换，转换至静止坐标系下，将给定信号与实测转子 电流进行比较，其偏差送入比例谐振控制器，通过PR控制器进行调节，可实现电流无差跟 踪控制算法简单，系统的鲁棒性大大提高； 网侧变换器采用电压外环、电流内环双闭环控制策略，将给定电压信号和直流侧电容 两端实测电压进行比较，其偏差送入电压PI调节器，输出电流参考信号，通过坐标变换至 静止坐标系，得到静止坐标系下的给定信号，和实测电网电流信号进行比较，偏差送至比例 谐振控制器，得到网侧变流器的PWM控制信号。结合PR控制器，可实现直流母线电压稳定 控制，控制方法省去了坐标变换和耦合参数，降低了控制系统对电路参数和电网电压的敏 感度，算法简单，易于实现。
2. 根据权利要求1所述的一种永磁直驱式风电系统变流器谐波补偿控制方法，其特征 在于：为了实现对特定低次谐波扰动抑制，利用谐振环节对特定谐波进行补偿，谐波补偿控 制器可描述为：
带有谐波补偿的比例谐振控制器是在原有PR控制器的基础上叠加了谐波补偿器，可 描述为：
在PR+HC控制器中，谐振频率具有很高的增益，可以消除该处的误差，实现谐波补偿和 电压跟踪。
【专利摘要】本发明公开了一种永磁直驱式风电系统变流器谐波补偿控制方法，该系统由风力机、永磁直驱式同步发电机、机侧和网侧变换器、机侧和网侧变换器控制装置等构成。机侧变流器采用功率外环和电流内环双闭环控制，功率外环采用PI调节器，电流内环采用比例谐振控制器，通过PR控制器进行调节，可实现电流无差跟踪控制算法简单，系统的鲁棒性大大提高。网侧变换器采用电压外环、电流内环双闭环控制策略，电压外环采用PI调节器，电流内环采用比例谐振控制器。结合PR控制器，可实现直流母线电压稳定控制，控制方法省去了坐标变换和耦合参数，降低了控制系统对电路参数和电网电压的敏感度，算法简单，易于实现。
【IPC分类】H02J3-01
【公开号】CN104701846
【申请号】CN201510145656
【发明人】王武, 张元敏, 罗书克
【申请人】许昌学院
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月31日