本實用新型涉及一種網側風電變流器內環(huán)控制電路，屬于抑制網側直流電壓脈動的發(fā)電領域。

背景技術：
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當電網電壓不平衡時，風電變流器直流側電壓會產生波動，因而影響交流側輸入電流，使之產生諧波，這會對電網造成污染。目前，關于不平衡電網電壓時雙饋電機的控制策略的研究多集中在雙dq、PI電流控制。其主要思想為有效控制網側變換器中的正、負序電流分量來消除直流側電壓的2倍頻脈動等。

其方法是在正序和負序同步旋轉坐標系中分別對正序分量和負序分量進行控制，這樣，在不考慮零序分量的情況下每個旋轉坐標系中的控制均為直流量的控制，控制系統(tǒng)的設計相對容易，但這種控制方案需要考慮到雙PI控制器的參數(shù)配合，其正、負序分量的分離帶來的延時將使電流反饋量存在幅值與相位誤差，進而影響控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。

技術實現(xiàn)要素：
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本實用新型的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種網側風電變流器內環(huán)控制電路。

本實用新型的技術解決方案是：一種網側風電變流器內環(huán)控制電路，包括有功電流處理電路、無功電流處理電路和脈寬調制器；

所述有功電流處理電路包括第一加法器、第一PI控制器、第二加法器和第一諧振控制器；第一加法器的正輸入端與給定有功電流連接，負輸入端與電網側有功電流連接，第一加法器的輸出端同時與第一PI控制器和第一諧振控制器的輸入端連接；第二加法器的三個輸入端分別與第一PI控制器的輸出端、第一諧振控制器的輸出端以及電網側有功電壓連接，第二加法器的輸出端與脈寬調制器連接；

所述無功電流處理電路包括第三加法器、第二PI控制器、第四加法器和第二諧振控制器；第三加法器的正輸入端與給定無功電流連接，負輸入端與電網側無功電流連接，第三加法器的輸出端同時與第二PI控制器和第二諧振控制器的輸入端連接；第四加法器的三個輸入端分別與第二PI控制器的輸出端、第二諧振控制器的輸出端以及電網側無功電壓連接，第四加法器的輸出端與脈寬調制器連接；

脈寬調制器的輸出端與風電變流器連接。

所述第一諧振控制器和第二諧振控制器的結構相同，均包括電阻R1、電阻R2、運算放大器U1、加法器U2、電容Cr、電感Lr以及電感Lm；

運算放大器U1的同相輸入端同時與電阻R1的一端、電阻R2的一端以及電容Cr的一端連接，運算放大器U1的反相輸入端接地，運算放大器U1的輸出端同時與電阻R2的另一端以及加法器U2的一個輸入端連接，電容Cr的另一端與電感Lr的一端連接，電感Lr的另一端同時與電感Lm的一端以及加法器U2的另一個輸入端連接，電感Lm的一端連接參考地；電阻R1的另一端作為第一諧振控制器或第二諧振控制器的輸入端，加法器U2的輸出端作為第一諧振控制器或第二諧振控制器的輸出端。

所述第一諧振控制器或第二諧振控制器的諧振頻率f為風電變流器交流側電壓頻率的兩倍。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明改進了現(xiàn)有的風電變流器內環(huán)控制電路，在傳統(tǒng)的PI控制策略基礎上，引入諧振控制器，利用PI控制器實現(xiàn)對直流分量的無靜差調節(jié)，利用諧振控制器實現(xiàn)對交流分量的無靜差調節(jié)，整個控制過程中不受PI調節(jié)器的參數(shù)和電機參數(shù)的影響，也不需要計算負序電流的指令值，降低了控制算法的計算量和復雜度，消除了電流反饋量幅值與相位的誤差。

(2)本發(fā)明通過調節(jié)電感Lr、Lm以及電容Cr的值，能夠方便實現(xiàn)諧振頻率f為被控量頻率，從而直接消除定子無功功率和電磁轉矩中或定子有、無功功率的二倍頻波動，實現(xiàn)諧振控制器對交流分量的無靜差調節(jié)。

附圖說明：

圖1為網側風電變流器控制裝置的示意圖；

圖2為風電變流器內環(huán)控制單元的結構組成框圖；

圖3為諧振控制器電路圖；

圖4為網側風電變流器實際控制原理圖；

具體實施方式：

圖1網側風電變流器控制裝置的示意圖，包括連接電網側的前饋電壓補償量獲取單元和電流采樣單元，對二倍脈動量無靜差跟蹤的內環(huán)控制單元，連接直流母線的母線電壓采樣單元以及外環(huán)控制電路。

前饋電壓補償量獲取單元用于采集電網側的電壓，經過CLARK和PARK變換，得到電網側的有功電壓和無功電壓。電流采樣單元用于采集電網側的電流，經過CLARK和PARK變換，得到電網側的有功電流和無功電流。外環(huán)控制單元輸入端分別連接母線電壓采樣單元和風電變流器反饋端，其輸出端連接所述內環(huán)控制器的輸入端，用于根據(jù)母線電壓采樣單元輸出的直流母線電壓與風電變流器反饋的電壓的誤差error經PI控制器計算有功電流或無功電流。內環(huán)控制電路輸入端分別連接前饋電壓補償量獲取單元輸出端、電流采樣單元輸出端以及外環(huán)控制單元的輸出端，其輸出端連接風電變流器受控端。

母線電壓采樣單元包括與直流母線連接的電壓互感器PT02、與電壓互感器輸出端連接的一階低通濾波器、與一階低通濾波器輸出端連接的運算放大器，與運算放大器輸出端連接的嵌位二極管。

電流采樣單元包括連接電網側的電流霍爾傳感器，與電流霍爾傳感器連接的一階低通濾波器，與一階低通濾波器輸出端連接的運算放大器，與運算放大器輸出端連接的嵌位二極管。

如圖2所示，內環(huán)控制電路包括有功電流處理電路1、無功電流處理電路2和脈寬調制器4；有功電流處理電路1包括第一加法器11、第一PI控制器12、第二加法器13和第一諧振控制器15；第一加法器11的正輸入端與給定有功電流連接，負輸入端與電網側有功電流連接，第一加法器11的輸出端同時與第一PI控制器12和第一諧振控制器15的輸入端連接；第二加法器13的三個輸入端分別與第一PI控制器12的輸出端、第一諧振控制器15的輸出端以及電網側有功電壓連接，第二加法器13的輸出端與脈寬調制器4連接；無功電流處理電路2包括第三加法器21、第二PI控制器22、第四加法器23和第二諧振控制器25；第三加法器21的正輸入端與給定無功電流連接，負輸入端與電網側無功電流連接，第三加法器21的輸出端同時與第二PI控制器22和第二諧振控制器25的輸入端連接；第四加法器23的三個輸入端分別與第二PI控制器22的輸出端、第二諧振控制器25的輸出端以及電網側無功電壓連接，第四加法器23的輸出端與脈寬調制器4連接；脈寬調制器4的輸出端與風電變流器連接。

第一諧振控制器15和第二諧振控制器25的結構相同，如圖3所示，均包括電阻R1、電阻R2、運算放大器U1、加法器U2、電容Cr、電感Lr以及電感Lm；

運算放大器U1的同相輸入端同時與電阻R1的一端、電阻R2的一端以及電容Cr的一端連接，運算放大器U1的反相輸入端接地，運算放大器U1的輸出端同時與電阻R2的另一端以及加法器U2的同相輸入端連接，電容Cr的另一端與電感Lr的一端連接，電感Lr的另一端同時與電感Lm的一端以及加法器U2的反相輸入端連接，電感Lm的一端連接參考地；電阻R1的另一端作為第一諧振控制器15或第二諧振控制器25的輸入端，加法器U2的輸出端作為第一諧振控制器15或第二諧振控制器25的輸出端。

諧振電感Lr、Lm、電容值Cr，R2/R1為比例系數(shù)，諧振頻率根據(jù)電感Lr、Lm、電容值Cr，設置諧振頻率f為被控量(直流電壓波動)頻率。直接消除定子無功功率和電磁轉矩中或定子有、無功功率的二倍頻波動。

圖4為網側風電變流器實際控制原理圖，從圖4中可以看出，網側變流器采用雙閉環(huán)控制，電壓外環(huán)控制直流側電壓，直流母線電壓的給定U*dc與反饋Udc的誤差error經PI控制器計算有功電流給定I*gd，直流母線電壓的給定U*dc與反饋Udc的誤差error經PI控制器計算有功電流給定I*gq。前饋電壓補償量獲取單元、電流采樣單元分別對電網側電壓和電流進行采樣，經過CLARK和PARK變換后前饋電壓補償量獲取單元得到電網側有功電壓、無功電壓，電流采樣單元得到電網側有功電流、無功電流。電流內環(huán)按照電壓外環(huán)輸出的電流指令進行控制，本實用新型是在電流內環(huán)傳統(tǒng)的PI控制策略中引入一個諧振控制器，當出現(xiàn)電網電壓不平衡時，直流電壓和網側無功功率的2倍頻脈動量經諧振控制器調節(jié)后輸出電壓控制量Ugrd、Ugrq，再與二者的直流分量經PI控制器調節(jié)后的輸出電壓控制量及前饋電壓補償量Ugld(電網側有功電壓)、Uglq(電網側無功電壓)相疊加，最后得到了電網側電壓控制量U*gd、U*gq。當諧振調節(jié)器的諧振頻率等于被控制量的頻率時，諧振控制器可以實現(xiàn)對被控制量的無靜差跟蹤。整個控制過程中不受PI調節(jié)器的參數(shù)和電機參數(shù)的影響，也不需要計算負序電流的指令值，降低了控制算法的計算量和復雜度，消除了電流反饋量幅值與相位的誤差。最后經PARKINV和CLARKINV變換，輸出給脈寬調制器4，經脈寬調制后產生實際所需的電壓輸出給風電變流器。

本實用新型利用PI控制器實現(xiàn)對直流分量的無靜差調節(jié)，諧振控制器實現(xiàn)對交流分量的無靜差調節(jié)的優(yōu)點，在傳統(tǒng)的PI控制器基礎上，引入諧振控制器。該諧振控制器由電感Lr、Lm電容值Cr構成，用于調節(jié)由負序電壓引起的2倍頻脈動量。當諧振控制器的諧振頻率等于被控制量的頻率時，諧振控制器可以實現(xiàn)對被控制量的無靜差跟蹤，直接消除定子無功功率和電磁轉矩中或定子有、無功功率的二倍頻波動，從而實現(xiàn)對脈動量的抑制，直流母線電壓中的波動得到顯著改善。

本實用新型網側諧振控制電路只是調節(jié)了2倍頻脈動量，而沒有調節(jié)直流分量。本實用新型經過了實驗驗證，通過實驗采集的數(shù)據(jù)表明：在諧振控制器投入之前，脈動量的幅值較大，最大可達5％從而觸發(fā)過壓保護。諧振控制器投入后，脈動量幅值幾乎為零，驗證了該諧振調節(jié)器能夠實現(xiàn)對2倍頻脈動量的無靜差跟蹤。

本實用新型未詳細說明部分屬于本領域技術人員公知常識。