CN108322115A - 电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法 - Google Patents

电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108322115A
CN108322115A CN201810181021.6A CN201810181021A CN108322115A CN 108322115 A CN108322115 A CN 108322115A CN 201810181021 A CN201810181021 A CN 201810181021A CN 108322115 A CN108322115 A CN 108322115A
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
source
resistance
duty ratio
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810181021.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张阳
程谆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University of Technology
Original Assignee
Hunan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Technology filed Critical Hunan University of Technology
Priority to CN201810181021.6A priority Critical patent/CN108322115A/zh
Publication of CN108322115A publication Critical patent/CN108322115A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/15—Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2103/00—Controlling arrangements characterised by the type of generator
    • H02P2103/20—Controlling arrangements characterised by the type of generator of the synchronous type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，具体步骤包括：采集风电***和并网点实时数据；通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；计算永磁同步风力发电机相电流的平均值；通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。本发明在电网电压处于小值不平衡时能有效降低永磁同步风力发电机的定子电流谐波，提高***的稳定性和效率。

Description

电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电 机定子电流谐波抑制方法
技术领域
本发明属于风力发电并网控制领域，具体涉及一种电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法。
背景技术
阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电***具有单级控制、允许逆变桥臂直通、无需***死区时间等优势，为进一步提高并网可靠性和降低***成本提供了一种新思路。由于电网电压小值不平衡属于一种常态，无需对并网电流进行正负序分解并使用Crowbar电路，而阻抗源直驱永磁风力发电***整流侧常采用三相不可控整流器，传统方法无法对小值不平衡下引起的发电机定子电流谐波进行控制，由此产生的永磁同步风力发电机定子电流谐波不仅会增大电机的损耗和转矩脉动，还有可能出现电机饱和以及失控等现象。因此，有必要设计一种针对电网电压小值不平衡下的阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法。
发明内容
针对背景技术所述的缺陷或不足，本发明提供了一种电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，降低了永磁同步风力发电机的定子电流谐波，提高了***的稳定性和效率。
一种电网电压小值不平衡下阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，步骤包括：
(1.1) 采集风电***和并网点实时数据；
(1.2) 通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；
(1.3) 计算永磁同步风力发电机相电流平均值；
(1.4) 通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；
(1.5) 通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；
(1.6) 将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。
所述步骤(1.2)中定直通占空比D0的具体获得步骤如下：
(2.1) 将永磁同步风力发电机转速的给定值ωg *和检测值ωg比较后输入PI控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值iL1 *;
(2.2) 将iL1 *和阻抗源网络电感电流检测值iL1比较后输入PI控制器，得到定直通占空比D0。
所述步骤(1.3)中永磁同步风力发电机相电流平均值由式(1)计算获得；
上式中，k1、k2由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得。
所述步骤(1.4)中直通占空比的折中与优化具体包括如下步骤：
(3.1) 根据式(2)计算永磁同步风力发电机a相等效周期性直通占空比d0a；
(3.2) 将式(2)带入式(1)可得永磁同步风力发电机a相电流平均值isaav表达式，根据式(3)可得欲使a相电流呈正弦波，d0a需呈正弦波变化；
(3.3) 根据式(4)计算永磁同步风力发电机b相等效周期性直通占空比d0b；
上式中，k3由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；
(3.4) 根据式(5)计算永磁同步风力发电机c相等效周期性直通占空比d0c；
上式中，k4由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；
(3.5) 根据式(6)计算令加权后的直通占空比d0Z；
上式中，y 1 、y 2 、y 3 分别为d 0a 、d 0b 、d 0c 的加权系数。
所述步骤(1.5)中参考电压αβ分量的具体获得步骤如下：
(4.1) 将阻抗源网络电容电压给定值VC1 *和VC1比较后输入PI控制器，得到并网电流d轴分量给定值id *；
(4.2) 将id *和并网电流d轴分量检测值id比较后输入PI控制器，得到参考电压d轴分量Vd；
(4.3) 令并网电流q轴分量给定值iq *=0；
(4.4) 将iq *和并网电流q轴分量检测值iq比较后输入PI控制器，得到参考电压q轴分量Vq；
(4.5) 将Vd、Vq经dq/αβ变换后得到参考电压αβ分量。
本发明与现有技术相比的益处在于：
（1）该方法并未增加有源器件，保持了阻抗源直驱永磁风力发电***低成本的优势；
（2）该方法引入周期型直通占空比d0Z，抑制了永磁同步风力发电机定子电流谐波，提高了***的稳定性和效率。
附图说明
图1为本发明实施方法的基本流程示意图。
图2为电网电压小值不平衡下半准Z源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制控制框图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种电网电压小值不平衡下阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，步骤包括：
(1.1) 采集风电***和并网点实时数据；
(1.2) 如图2所示，通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；
(1.3) 计算永磁同步风力发电机相电流平均值；
(1.4) 如图2所示，通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；
(1.5) 如图2所示，通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；
(1.6) 如图2所示，将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。
步骤(1.2)中定直通占空比D0的具体获得步骤如下：
(2.1) 将永磁同步风力发电机转速的给定值ωg *和检测值ωg比较后输入PI控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值iL1 *;
(2.2) 将iL1 *和阻抗源网络电感电流检测值iL1比较后输入PI控制器，得到定直通占空比D0。
步骤(1.3)中永磁同步风力发电机相电流平均值由式(1)计算获得；
上式中，k1、k2由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得。
步骤(1.4)中直通占空比的折中与优化具体包括如下步骤：
(3.1) 根据式(2)计算永磁同步风力发电机a相等效周期性直通占空比d0a；
(3.2) 将式(2)带入式(1)可得永磁同步风力发电机a相电流平均值isaav表达式，根据式(3)可得欲使a相电流呈正弦波，d0a需呈正弦波变化；
(3.3) 根据式(4)计算永磁同步风力发电机b相等效周期性直通占空比d0b；
上式中，k3由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；
(3.4) 根据式(5)计算永磁同步风力发电机c相等效周期性直通占空比d0c；
上式中，k4由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；
(3.5) 根据式(6)计算令加权后的直通占空比d0Z；
上式中，y 1 、y 2 、y 3 分别为d 0a 、d 0b 、d 0c 的加权系数。
步骤(1.5)中参考电压αβ分量的具体获得步骤如下：
(4.1) 将阻抗源网络电容电压给定值VC1 *和VC1比较后输入PI控制器，得到并网电流d轴分量给定值id *；
(4.2) 将id *和并网电流d轴分量检测值id比较后输入PI控制器，得到参考电压d轴分量Vd；
(4.3) 令并网电流q轴分量给定值iq *=0；
(4.4) 将iq *和并网电流q轴分量检测值iq比较后输入PI控制器，得到参考电压q轴分量Vq；
(4.5) 将Vd、Vq经dq/αβ变换后得到参考电压αβ分量。

Claims (5)

1.一种电网电压小值不平衡下阻抗源(准Z源、半准Z源等)直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，步骤包括：
(1) 采集风电***和并网点实时数据；
(2) 通过发电机转速外环和阻抗源电感电流内环得到定直通占空比D0；
(3) 计算永磁同步风力发电机相电流平均值；
(4) 通过对直通占空比的折中与优化得到周期性直通占空比d0Z；
(5) 通过阻抗源网络电容电压外环和并网电流内环得到参考电压αβ分量；
(6) 将d0Z和参考电压分量输入带直通占空比的SVPWM得到阻抗源逆变器的驱动脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤(2)中定直通占空比D0的具体获得步骤如下：
(1) 将永磁同步风力发电机转速的给定值ωg *和检测值ωg比较后输入PI控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值iL1 *;
(2) 将iL1 *和阻抗源网络电感电流检测值iL1比较后输入PI控制器，得到定直通占空比D0。
3.根据权利要求1所述的电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤(3)中永磁同步风力发电机相电流平均值由式(1)计算获得；
(1)
上式中，k1、k2由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得。
4.根据权利要求1所述的电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤(4)中直通占空比的折中与优化具体包括如下步骤：
(1) 根据式(2)计算永磁同步风力发电机a相等效周期性直通占空比d0a；
(2)
(2) 将式(2)带入式(1)可得永磁同步风力发电机a相电流平均值isaav表达式，根据式(3)可得欲使a相电流呈正弦波，d0a需呈正弦波变化；
(3)
(3) 根据式(4)计算永磁同步风力发电机b相等效周期性直通占空比d0b；
(4)
上式中，k3由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；
(4) 根据式(5)计算永磁同步风力发电机c相等效周期性直通占空比d0c；
(5)
上式中，k4由永磁同步风力发电机相电压、阻抗源网络电感量和阻抗源网络电容电压计算获得；
(5) 根据式(6)计算令加权后的直通占空比d0Z；
(6)
上式中，y 1 、y 2 、y 3 分别为d 0a 、d 0b 、d 0c 的加权系数。
5.根据权利要求1所述的电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤(5)中参考电压αβ分量的具体获得步骤如下：
(1) 将阻抗源网络电容电压给定值VC1 *和VC1比较后输入PI控制器，得到并网电流d轴分量给定值id *；
(2) 将id *和并网电流d轴分量检测值id比较后输入PI控制器，得到参考电压d轴分量Vd；
(3) 令并网电流q轴分量给定值iq *=0；
(4) 将iq *和并网电流q轴分量检测值iq比较后输入PI控制器，得到参考电压q轴分量Vq；
(5) 将Vd、Vq经dq/αβ变换后得到参考电压αβ分量。
CN201810181021.6A 2018-03-06 2018-03-06 电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法 Pending CN108322115A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810181021.6A CN108322115A (zh) 2018-03-06 2018-03-06 电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810181021.6A CN108322115A (zh) 2018-03-06 2018-03-06 电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108322115A true CN108322115A (zh) 2018-07-24

Family

ID=62900219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810181021.6A Pending CN108322115A (zh) 2018-03-06 2018-03-06 电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108322115A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114679093A (zh) * 2022-04-21 2022-06-28 湖南工业大学 一种直驱永磁风力发电机的低电流脉动占空比优化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080084219A1 (en) * 2006-10-05 2008-04-10 Mohamed Belkhayat Impedance Measurement Using Line-to-Line Current Injection
CN105897100A (zh) * 2016-05-27 2016-08-24 同济大学 一种车用双向准z源逆变器电机驱动***
WO2017120644A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Macquarie University Modulation method and apparatus to reduce emi in a power converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080084219A1 (en) * 2006-10-05 2008-04-10 Mohamed Belkhayat Impedance Measurement Using Line-to-Line Current Injection
WO2017120644A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Macquarie University Modulation method and apparatus to reduce emi in a power converter
CN105897100A (zh) * 2016-05-27 2016-08-24 同济大学 一种车用双向准z源逆变器电机驱动***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张阳等: "一种新型半准z源逆变器在风力发电变流***中的应用", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114679093A (zh) * 2022-04-21 2022-06-28 湖南工业大学 一种直驱永磁风力发电机的低电流脉动占空比优化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Prince et al. Modeling, parameter measurement, and control of PMSG-based grid-connected wind energy conversion system
Shang et al. Sliding-mode-based direct power control of grid-connected wind-turbine-driven doubly fed induction generators under unbalanced grid voltage conditions
Kallio et al. Decoupled dq model of double-star interior-permanent-magnet synchronous machines
CN101917158B (zh) 一种用于电压源逆变器的死区补偿方法
Nasirian et al. Output power maximization and optimal symmetric freewheeling excitation for switched reluctance generators
CN110165962A (zh) 一种直驱永磁同步风力发电***及其全自抗扰控制方法
CN102651548B (zh) 一种风力发电***网侧变流器直流母线电压波动抑制方法
Singh et al. Power quality improvement of PMSG-based DG set feeding three-phase loads
CN104821601A (zh) 一种三相光伏并网逆变器控制装置
CN108448971A (zh) 一种无刷双馈发电机的控制***及模型预测电流控制方法
CN109494799B (zh) 基于开绕组结构的永磁同步发电机直接并网***及其控制方法
CN101499665A (zh) 一种变速恒频双馈异步风力发电机组空载并网控制方法
Lee et al. An improved control method for a DFIG in a wind turbine under an unbalanced grid voltage condition
Song et al. Implementation of improved direct torque control method of brushless doubly-fed reluctance machines for wind turbine
CN108322115A (zh) 电网电压小值不平衡下阻抗源直驱永磁风力发电***的发电机定子电流谐波抑制方法
CN104253543A (zh) 虚拟电网磁链定向矢量控制方法
CN104993756B (zh) 双馈风力发电机定转子磁链弱磁控制的故障运行方法
Kou et al. An envelope-prediction-based sensorless rotor position observation scheme for LCI-fed EESM at zero and low speed
Zhang et al. A discrete-time direct-torque and flux control for direct-drive PMSG wind turbines
Demirbas et al. Active and reactive power control of doubly fed induction generator using direct power control technique
CN108988714B (zh) 一种自励异步发电机暂态稳定分析模型及方法
Wang et al. A transient reactive current compensation for load-side converter of BDFG in stand-alone operation
Lee et al. Performance improvement of a DFIG in a wind turbine under an unbalanced grid-voltage condition
Dehghanzadeh et al. Dynamic modeling and experimental validation of a dual-stator PMSG for low speed applications
Zhang et al. RTDS based maximal power point tracking simulation for doubly-fed induction generator

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180724

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication