确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法技术

本发明专利技术提供的一种确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法，包括以下步骤：S1.向双馈风机的并网点注入电压扰动小信号，并确定出并网点的扰动电压和扰动电流，并同时记录每次注入电压扰动信号时的风速v

【技术实现步骤摘要】
确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法


[0001]本专利技术涉及一种风电参数确定方法，尤其涉及一种确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法。

技术介绍

[0002]在风电领域中，对风电变流器参数辨识方法主要有时域辨识法、频域辨识法两大类，分别是基于时域并网故障/阶跃信号注入的传统识别方法以及基于系统频域响应特性的线性识别方法。
[0003]传统时域辨识方法对含有不可观测量的系统模型基本参数进行辨识，需要求解复杂的微分方程组，增加了辨识难度，且会使辨识过程不平稳，影响辨识精度。
[0004]传统频域辨识方法耗时短，能反映实际运行状况，且可用于系统稳定性分析。基于dq轴阻抗的辨识方法具有阻抗难以直接测量的缺陷，且双馈风机具有风速随机波动特性，端口阻抗特性随工况时变的特征较为明显，基于单一风速模型的参数辨识可能会大范围偏离实际参数。
[0005]因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法，基于双馈风机并网点的序阻抗进行控制参数的确定，在其中考虑了实际风速的影响，解决了阻抗数据测量工况波动限制，而且有效提升了工况适应能力，提高控制参数辨识精度，为实际风电系统的稳定性分析与控制提供准确的数据支持。
[0007]本专利技术提供的一种确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法，包括以下步骤：
[0008]S1.向双馈风机的并网点注入电压扰动小信号，并确定出并网点的扰动电压和扰动电流，并同时记录每次注入电压扰动信号时的风速v
w
；
[0009]S2.基于并网点的扰动电压和扰动电流确定出在不同风速下的并网点的序阻抗Z
sc
；
[0010]S3.构建包含双馈风机机侧变流器控制参数以及风速的序阻抗模型Z
dfig
(f
p
,v
w
)；
[0011]S3.将步骤S2中的序阻Z
sc
代入到序阻抗模型Z
dfig
(f
p
,v
w
)中，并采用Gauss
‑
Newton迭代最小二乘法求解，得到双馈风机机侧变流器控制参数，其中，控制参数为双馈风机机侧变流器控制参数，包括电流控制比例系数k
rp
、电流控制积分系数k
ri
，锁相环比例系数k
pllp
和锁相环积分系数k
plli
。
[0012]进一步，步骤S1中，通过如下方法确定出并网点的扰动电压和扰动电流：
[0013][0014]其中：I
p
为并网点扰动电流，i
a
为双馈风机的a相电流，i
b
为双馈风机的b相电流，V
p
为并网点的扰动电压，v
ab
为双馈风机的a相和b相之间的线电压，v
bc
为双馈风机的b相和c相之间的线电压。
[0015]进一步，步骤S2中，通过如下方法确定不同风速下的序阻抗Z
sc
：
[0016][0017]进一步，序阻抗模型Z
dfig
(f
p
,v
w
)具体为：
[0018][0019]其中：
[0020]T
pll
(f
p
‑
f1，v
w
)＝H
pll
(f
p
‑
f1)/(1+V
s
(v
w
)
·
H
pll
(f
p
‑
f1))；
[0021]H
pll
(f
p
‑
f1)＝(k
pllp
+k
plli
/(f
p
‑
f1))/(f
p
‑
f1)；
[0022][0023][0024]η
p
(f
p
)＝k
e
/(jω
p
L
m
),μ
p
(f
p
)＝k
e
(R
s
+jω
p
L
s
)/(jω
p
L
m
)；
[0025]其中：f
p
为注入的电压扰动小信号的频率，L
m
为双馈风机的励磁电感，L
r
为双馈风机转子侧电感，ω
r
(v
w
)为在风速v
w
下双馈风机转子电气角速度，k
e
为双馈风机的定子与转子的绕组的匝数比；K
rd
(v
w
)为转子侧变流器电流控制的解耦项；H
ri
()表示双馈风机中PI控制器的电流控制传递函数，T
pll
()为双馈风机的锁相环闭环传递函数，R
s
为双馈风机定子侧电阻，为双馈风机转子侧电阻经过绕组折算至定子侧后的值；D
r
(v
w
)为双馈风机转子侧变流器PWM控制信号的占空比，f1为电网的基波频率，V
dc
为双馈风机直流母线的电压，I
r
(v
w
)为双馈风机转子侧电流。
[0026]进一步，通过如下方法确定在风速v
w
下双馈风机转子电气角速度ω
r
(v
w
)：
[0027]ω
r
(v
w
)＝qω
mopt
(v
w
)；其中，ω
mopt
(v
w
)为双馈风机的最有机械转速，q为风机转子的极对数；其中：ω
mopt
(v
w
)＝Nω
t
(v
w
)，N为双馈风机的齿轮箱的变速比；
[0028]R为双馈风机的叶片半径，c1至c5为双馈风机的系数。
[0029]进一步，通过如下方法确定双馈风机转子侧电流I
r
(v
w
)以及双馈风机转子侧变流器PWM控制信号的占空比D
r
(v
w
)：
[0030][0031]式(1)中：η＝k
e
/(jω1L
m
),μ＝k
e
(R
s
+jω1L
s
)/(jω1L
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.向双馈风机的并网点注入电压扰动小信号，并确定出并网点的扰动电压和扰动电流，并同时记录每次注入电压扰动信号时的风速v
w
；S2.基于并网点的扰动电压和扰动电流确定出在不同风速下的并网点的序阻抗Z
sc
；S3.构建包含双馈风机机侧变流器控制参数以及风速的序阻抗模型Z
dfig
(f
p
,v
w
)；S4.将步骤S2中的序阻Z
sc
代入到序阻抗模型Z
dfig
(f
p
,v
w
)中，并采用Gauss
‑
Newton迭代最小二乘法求解，得到双馈风机机侧变流器控制参数，其中，控制参数为双馈风机机侧变流器控制参数，包括电流控制比例系数k
rp
、电流控制积分系数k
ri
，锁相环比例系数k
pllp
和锁相环积分系数k
plli
。2.根据权利要求1所述确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法，其特征在于：步骤S1中，通过如下方法确定出并网点的扰动电压和扰动电流：其中：I
p
为并网点扰动电流，i
a
为双馈风机的a相电流，i
b
为双馈风机的b相电流，V
p
为并网点的扰动电压，v
ab
为双馈风机的a相和b相之间的线电压，v
bc
为双馈风机的b相和c相之间的线电压。3.根据权利要求2所述确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法，其特征在于：步骤S2中，通过如下方法确定不同风速下的序阻抗Z
sc
：4.根据权利要求1所述确定基于序阻抗特性的双馈风机机侧变流器控制参数的方法，其特征在于：序阻抗模型Z
dfig
(f
p
,v
w
)具体为：其中：T
pll
(f
p
‑
f1，v
w
)＝H
pll
(f
p
‑
f1)/(1+V
s
(v
w
)
·
H
pll
(f
p
‑
f1))；H
pll
(f
p
‑
f1)＝(k
pllp
+k
plli
/(f
p
‑
f1))/(f
p
‑
f1)；ω
p
＝2πf
p
；
η
p
(f
p
)＝k
e
/(jω
p
L
m
),μ
p
(f
p
)＝k
e
(R
s
+jω
p
L
s
)/(jω
p
L
m
)；其中：f
p
为注入的电压扰动小信号的频率，L
m
为双馈风机的励磁电感，L
r

【专利技术属性】
技术研发人员：杜雄，杜程茂，李莹，周佩朋，刘俊良，王傲玉，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国网山东省电力公司济南供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：