專利名稱：基于內(nèi)模控制的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的并網(wǎng)變流器控制策略。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)變流器控制策略的研究和改善成為近年來風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，目前應(yīng)用最廣泛的是基于電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)并網(wǎng)控制策略。這種傳統(tǒng)的控制策略可以保證變流器中間直流電壓的穩(wěn)定，但是當(dāng)考慮并網(wǎng)變流器的直流側(cè)輸入功率由于風(fēng)力機(jī)的某些固有特性，例如塔影效應(yīng)和風(fēng)切變效應(yīng)而造成的低頻功率波動(dòng)時(shí)，該控制策略并不能抑制并網(wǎng)功率的波動(dòng)，從而引起接入點(diǎn)的電壓波動(dòng)和閃變。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于傳統(tǒng)電壓電流雙閉環(huán)并網(wǎng)控制策略的不足，本發(fā)明在考慮了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)變流器直流側(cè)輸入功率存在低頻波動(dòng)的情況下，利用內(nèi)?？刂苹驹?，建立了中間直流電容的功率-電壓模型，并據(jù)此設(shè)計(jì)了內(nèi)?？刂破??；趦?nèi)模控制的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略可以在并網(wǎng)變流器直流側(cè)輸入功率存在特定低頻波動(dòng)的情況下，使并網(wǎng)功率波動(dòng)得到有效抑制。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的基于內(nèi)?？刂频娘L(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略，其技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
內(nèi)?？刂频妮斎霝橹虚g直流側(cè)電容的電壓參考值，與傳統(tǒng)的電壓電流雙閉環(huán)控制策略一樣設(shè)為常數(shù)值；選取電容的功率參考值作為內(nèi)?？刂破鰿的輸出變量，同時(shí)均作為控制對象Process的輸入和參考模型Model的輸入；將控制對象Process的輸出電壓值和參考模型Model的輸出電壓值之差作為反饋量反饋給輸入的電壓參考值，整個(gè)內(nèi)?？刂萍纯蓪?shí)現(xiàn)。如圖1。其中內(nèi)?？刂破饔蔀V波器Cl和逆控制器C2構(gòu)成。其中濾波器Cl根據(jù)控制對象Process中的輸入功率波動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，逆控制器C2根據(jù)參考模型Model的逆系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)?？刂茖ο驪rocess內(nèi)部所用的控制策略為改進(jìn)的電流內(nèi)環(huán)控制策略。即由輸入功率減去電容的功率參考值得到并網(wǎng)功率參考值，再由并網(wǎng)功率參考值得到q軸的電流參考值(dq坐標(biāo)系下q軸定向)，進(jìn)行電流前饋解耦控制，如圖2。參考模型Model通過非線性系統(tǒng)離散化建立了電容的功率-電壓的離散模型: 其中，為上一時(shí)刻的電壓值，為電容的功率參考值，為采樣時(shí)間，為電容值。濾波器Cl采用一階低通濾波器，其結(jié)構(gòu)形式為:
其中時(shí)間常數(shù)為，為截止頻率，根據(jù)輸入功率波動(dòng)的頻率來設(shè)計(jì)。逆控制器C2采用參考模型Model的離散化逆系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，控制律為:
其中米用濾波器Cl的輸出值,米用參考模型Model的前一刻輸出值,為米樣時(shí)間，為電容值。根據(jù)以上的設(shè)計(jì)方法可以得到基于內(nèi)?？刂频娘L(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略。


圖1:基于內(nèi)?？刂频娘L(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略的控制原理圖。圖2:改進(jìn)的電流內(nèi)環(huán)控制策略的控制原理圖。
具體實(shí)施例方式當(dāng)變流器直流側(cè)輸入功率為含有某些特定頻率分量的波動(dòng)功率時(shí)，按照本發(fā)明的基于內(nèi)?？刂频娘L(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略，根據(jù)輸入功率波動(dòng)的頻率來設(shè)計(jì)濾波器Cl，使濾波器的輸出值作為逆控制器C2的輸入值，通過逆控制器C2得到電容的功率參考值?？刂茖ο驪rocess內(nèi)部所用的控制策略為改進(jìn)的電流內(nèi)環(huán)控制策略，具體原理如圖2，生成q軸電流的參考值。電流內(nèi)環(huán)采用q軸定向的dq坐標(biāo)系下電流前饋解耦控制，最終生成變流器q軸和d軸的控制電壓，經(jīng)過PWM調(diào)制，得到觸發(fā)開關(guān)管的PWM脈沖，這樣就得到了變流器交流側(cè)的真實(shí)電壓和直流側(cè)電容的真實(shí)電壓。另一方面，通過逆控制器C2得到的電容功率參考值輸入到參考模型Model中得到電容的模型電壓值，通過傳感器測得的電容真實(shí)電壓值與模型電壓值之差反饋到輸入電壓參考值，形成完整的內(nèi)?？刂?。最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的實(shí)施例對本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同的替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.基于內(nèi)?？刂频娘L(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略基于內(nèi)模控制基本原理，通過構(gòu)建并網(wǎng)變流器中間直流電容的功率-電壓模型，設(shè)計(jì)內(nèi)?？刂破?，對中間直流電容的電壓進(jìn)行控制，能有效抑制并網(wǎng)功率波動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于內(nèi)?？刂频娘L(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略，其特征在于控制對象Process內(nèi)部所用的控制策略為改進(jìn)的電流內(nèi)環(huán)控制策略,如圖1、圖2所示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散非線性逆系統(tǒng)電壓前饋的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略，其特征在于構(gòu)建了并網(wǎng)變流器中間直流電容的離散化的功率-電壓模型作為參考模型，其模型的離散化表達(dá)式為。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散非線性逆系統(tǒng)電壓前饋的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略，其特征在于內(nèi)?？刂破饔蔀V波器Cl和逆控制器C2構(gòu)成。
5.其中濾波器Cl采用一階低通濾波器形式，根據(jù)控制對象Process中的輸入功率波動(dòng)頻率進(jìn)行設(shè)計(jì)；逆控制器C2根據(jù)參考模型Model的離散化逆系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其控制律為。
全文摘要
基于內(nèi)?？刂频娘L(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)控制策略是一種具有并網(wǎng)功率波動(dòng)抑制作用的新型并網(wǎng)控制策略。傳統(tǒng)的電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)變流器控制策略可以是中間直流電壓維持在給定值附近，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)并網(wǎng)；但是當(dāng)變流器中間直流側(cè)輸入功率出現(xiàn)特定頻率的低頻波動(dòng)時(shí)，此種并網(wǎng)控制策略能維持中間直流電容電壓的基本恒定，但是不能抑制并網(wǎng)功率的波動(dòng)。而本發(fā)明的并網(wǎng)控制策略通過內(nèi)?？刂剖怪虚g直流電壓對于輸入功率的波動(dòng)有規(guī)律的波動(dòng)，這樣中間直流電容的功率會(huì)產(chǎn)生與輸入功率波動(dòng)一致的波動(dòng)，從而使并網(wǎng)功率的波動(dòng)得到抑制。
文檔編號H02J3/38GK103107552SQ20111035683
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者賈利民, 雷濤, 韓雪姣 申請人:北京能高自動(dòng)化技術(shù)股份有限公司