一种基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法，包括以下步骤：1)检测电网的电量参数，判断电网发生的不对称故障类型；2)根据不对称故障类型检测获得发生故障的不平衡电网电量；3)将发生故障的不平衡电网电量分解为正序分量和负序分量，并将该正负序分量转换到正、负旋转坐标系中；4)建立正负序电流控制模型，并根据控制模型消除不对称电网故障的二次谐波分量，以及确保输出电量的正弦波形。与现有技术相比，本发明专利技术具有控制性能好、方法先进等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法
本专利技术涉及一种风电换流器的控制方法，尤其是涉及一种基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法
技术介绍
传统的直流输电PWM换流器控制策略是假定电网是对称的，三相电压时间和空间都是互差120度。而当电网电压出现不对称故障的时候，这种控制策略会产生二次谐波，影响换流电路的性能。传统的控制策略无法保证有良好的效果，二次谐波幅值增大，产生非特征谐波，同时损耗相应增大，严重时可能造成PWM换流器的烧毁。所以近年来国内国外都对不对称故障下PWM换流器的控制策略进行研究。改进后的策略必须要保证两个性能指标:输出电压的恒定以及输入电流的正弦。为了使换流器在电网不对称条件下仍然正常运行，必须抑制输入侧的谐波功率。电网不对称故障引起用户电网终端存在着正序和负序电压，为了抑制谐波功率，必然需要让PWM换流器存在相应的负序电流，才能满足单位功率因数运行。传统的双闭环系统中仅对正序电流进行直接控制，而在电网电压不对称时候，则需要改进电流控制策略对网侧的负序电流也进行控制。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种控制性能好、方法先进的基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法，包括以下步骤：1)检测电网的电量参数，判断电网发生的不对称故障类型；2)根据不对称故障类型检测获得发生故障的不平衡电网电量；3)将发生故障的不平衡电网电量分解为正序分量和负序分量，并将该正负序分量转换到正、负旋转坐标系中；4)建立正负序电流控制模型，并根据控制模型消除不对称电网故障的二次谐波分量，以及确保输出电量的正弦波形。所述的不对称故障类型包括三相电压等值跌落故障、单相电压跌落故障、相间电压故障和两相对地短路故障。所述的步骤2)的不平衡电网电量可分为正序电量分量和负序电量分量。所述的正序电量分量包括电压正序分量和电流正序分量，所述的负序电量分量包括电压负序分量和电流负序分量。所述的步骤4)具体包括以下步骤：41)根据直流驱动风力发电机组接线方式获取网侧电磁暂态模型，网侧电磁暂态模型表达式为：其中，下标d为正、负旋转坐标系的d轴，下标q为正、负旋转坐标系的q轴，上标+为正序，上标-为负序，L为电感，R为电阻，I为轴电流，U为轴电压，V为调制电压，ω为电网电压角频率；42)根据电磁暂态模型计算网侧输出的瞬时有功功率，并根据瞬时有功功率获得电流控制目标，控制目标的表达式为：S(t)＝P(t)+jQ(t)D＝[(ud+)2+(uq+)2]+[(ud-)2+(uq-)2]其中，u为轴瞬时电压，i为轴瞬时电流，S(t)为电网输出复功率，P(t)为电网输出有功功率，Q(t)为电网输出无功功率，P0为基波有功功率，Q0为基波无功功率，Pcos2和Psin2分别为二次谐波有功分量，Qcos2和Qsin2分别为二次谐无有功分量；43)根据电磁暂态模型获得正负序电流控制模型的正、负序控制器表达式，正序控制器表达式为：负序控制器表达式为：其中，Kp和Ki为PI调节器参数，和为轴参考电流；44)根据控制目标和基波有功功率P0得到d、q轴正、负序瞬时电流参考值和P0＝Vdc*Idc*其中，Udc*为直流侧瞬时参考电压，Udc为直流侧瞬时电压，Idc*为直流侧参考电流，Vdc*为直流侧参考电压；45)根据电流控制目标和正、负序控制器表达式建立正负序电流控制模型。所述的正序电量分量和负序电量分量通过滤波器或者正负序电量的T/4延时计算的方法获取。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、控制性能好：基于正负序分量检测的控制方法在对称电网下有和传统控制策略相近的控制特性，在不对称电网故障下能够保证直流输出电压的稳定和输入电流的正弦，有效的抑制谐波功率的产生。二、方法先进：本方法保证了换流器在电网故障下的不间断运行，仿真结果也验证了该控制策略有非常优良的控制性能，是电网故障下控制风电换流器的有效手段。附图说明图1为本方法的方法流程图。图2为正负序电流控制模型仿真结构图。图3为2f陷波器正负序分离的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例：如图1所示，一种基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法，包括以下步骤：1)检测电网的电量参数，判断电网发生的不对称故障类型，不对称故障类型包括三相电压等值跌落故障、单相电压跌落故障、相间电压故障和两相对地短路故障；2)根据不对称故障类型检测获得发生故障的不平衡电网电量，不平衡电网电量可分为正序电量分量和负序电量分量，正序电量分量包括电压正序分量和电流正序分量，所述的负序电量分量包括电压负序分量和电流负序分量，正序电量分量和负序电量分量通过滤波器或者正负序电量的T/4延时计算的方法获取；3)将发生故障的不平衡电网电量分解为正序分量和负序分量，并将该正负序分量转换到正、负旋转坐标系中；4)建立正负序电流控制模型，并根据控制模型消除不对称电网故障的二次谐波分量，以及确保输出电量的正弦波形，具体包括以下步骤：41)根据直流驱动风力发电机组接线方式获取网侧电磁暂态模型，网侧电磁暂态模型表达式为：其中，下标d为正、负旋转坐标系的d轴，下标q为正、负旋转坐标系的q轴，上标+为正序，上标-为负序，L为电感，R为电阻，I为轴电流，U为轴电压，V为调制电压，ω为电网电压角频率；42)根据电磁暂态模型计算网侧输出的瞬时有功功率，并根据瞬时有功功率获得电流控制目标，控制目标的表达式为：S(t)＝P(t)+jQ(t)D＝[(ud+)2+(uq+)2]+[(ud-)2+(uq-)2]其中，u为轴瞬时电压，i为轴瞬时电流，S(t)为电网输出复功率，P(t)为电网输出有功功率，Q(t)为电网输出无功功率，P0为基波有功功率，Q0为基波无功功率，Pcos2和Psin2分别为二次谐波有功分量，Qcos2和Qsin2分别为二次谐无有功分量；43)根据电磁暂态模型获得正负序电流控制模型的正、负序控制器表达式，正序控制器表达式为：负序控制器表达式为：其中，Kp和Ki为PI调节器参数，和为轴参考电流；44)根据控制目标和基波有功功率P0得到d、q轴正、负序瞬时电流参考值和P0＝Vdc*Idc*其中，Udc*为直流侧瞬时参考电压，Udc为直流侧瞬时电压，Idc*为直流侧参考电流，Vdc*为直流侧参考电压；45)根据电流控制目标和正、负序控制器表达式建立正负序电流控制模型，如图2所示。本专利技术应用的是正负序d、q电流内环控制，这种方法基于不对称电网下正负序分量的检测。正负序d、q坐标控制的方法是对传统双闭环结构的一种改进。它继承了传统的双闭环结构，控制思想比较直接，并且能够很好地分别在不对称电网下对正负序量进行控制，保证了PWM换流器在故障电网下的输入输出特性，提高它的不间断运行能力。作为控制前提，电网是一个三相三线制的电网，各相电压瞬时值之和为零，在进行控制分析之前，提出以下几个假定；1.用户终端电网是一个三相三线制系统，所以故障中不存在零序电流；2.用户终端电网中正序和负序分量的阻抗相同，并且远小于PWM整流器，所以可以将电网看成是一个理想的正序三相电源和一个理想的负序三相电源的串联；3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)检测电网的电量参数，判断电网发生的不对称故障类型；2)根据不对称故障类型检测获得发生故障的不平衡电网电量；3)将发生故障的不平衡电网电量分解为正序分量和负序分量，并将该正、负序分量转换到正、负旋转坐标系中；4)建立正负序电流控制模型，并根据控制模型消除不对称电网故障的二次谐波分量，以及确保输出电量的正弦波形。

【技术特征摘要】
1.一种基于正负序电流内环控制的风电换流器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)检测电网的电量参数，判断电网发生的不对称故障类型；2)根据不对称故障类型检测获得发生故障的不平衡电网电量；3)将发生故障的不平衡电网电量分解为正序分量和负序分量，并将该正、负序分量转换到正、负旋转坐标系中；4)建立正负序电流控制模型，并根据控制模型消除不对称电网故障的二次谐波分量，以及确保输出电量的正弦波形，所述的步骤4)具体包括以下步骤：41)根据直流驱动风力发电机组接线方式获取网侧电磁暂态模型，网侧电磁暂态模型表达式为：其中，下标d为正、负旋转坐标系的d轴，下标q为正、负旋转坐标系的q轴，上标+为正序，上标-为负序，L为电感，R为电阻，I为轴电流，U为轴电压，V为调制电压，ω为电网电压角频率；42)根据电磁暂态模型计算网侧输出的瞬时有功功率，并根据瞬时有功功率获得电流控制目标，控制目标的表达式为：S(t)＝P(t)+jQ(t)D＝[(ud+)2+(uq+)2]+[(ud-)2+(uq-)2]其中，u为轴瞬时电压，i为轴瞬时电流，S(t)为电网输出复功率，P(t)为电网输出有功功率，Q(t)为电网输出无功功率，P0为基波有功功率，Q0为基波无...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋辰晖，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，国网上海电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31