申请/专利权人：合肥工业大学

申请日：2022-04-21

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114928281B

主分类号：H02P9/10

分类号：H02P9/10;H02P9/00;H02J3/00;H02J3/38;H02P101/15

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.09.06#实质审查的生效;2022.08.19#公开

摘要：本发明提供了一种基于改进自抗扰的电压控制型双馈风电机组故障穿越方法，属于风力发电技术领域。本发明所述自抗扰方法针对电网电压跌落瞬间扩张状态观测器扰动估计不足问题，在扰动估计中引入一定的暂态分量，该方法对扩张状态观测器进行改进，可以实现扰动估计速度与精度的进一步提升，提高故障下电压控制型双馈感应电机的转子过电流抑制能力，降低对暂态磁链观测准确性的依赖，具有较好的鲁棒性。

主权项：1.一种基于改进自抗扰的电压控制型双馈风电机组故障穿越方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，数据采样和数据转换采样双馈发电机定子三相电压Usa,Usb,Usc，采样双馈发电机定子三相电流isa,isb,isc，采样双馈发电机转子三相电流ira,irb,irc，采样定子角频率ωs，采样电网额定角频率ω0，采样转子角速度ωr；将所述双馈发电机定子三相电压Usa,Usb,Usc进行同步旋转坐标变换，得到定子电压d轴分量usd和定子电压q轴分量usq；将所述双馈发电机定子三相电流isa,isb,isc进行同步旋转坐标变换，得到定子电流d轴分量isd和定子电流q轴分量isq；将所述双馈发电机转子三相电流ira,irb,irc进行同步旋转坐标变换，得到转子电流d轴分量ird和转子电流q轴分量irq；对所述转子角速度ωr进行积分运算，得到转子旋转角度θr；步骤2，功率计算与滤波进行功率计算得到定子输出有功功率P′和定子输出无功功率Q′： 利用低通滤波器对定子输出有功功率P′和定子输出无功功率Q′进行低通滤波，得到经过低通滤波后的有功功率P和经过低通滤波后的无功功率Q： 式中，ωf为低通滤波器的截止频率，s为拉普拉斯算子；步骤3，参考值计算采用以定子电压q轴定向的矢量控制策略，计算网侧变流器自发角频率指令ω*、d轴电压指令分量和q轴电压指令分量 式中，Pref为有功功率给定值，Qref为无功功率给定值，U0为并网点的额定电压，J为惯性系数，D为阻尼系数，Kω为有功调节系数，n为无功调节系数；计算得到网侧变流器自发角度θs和转差角度θls： 步骤4，电压控制环通过电压环调节器PI进行电压环控制，得到转子电流指令q轴分量irq*和转子电流指令d轴分量ird*： 式中，Kpu为电压环调节器PI的比例控制系数，Kiu为电压环调节器PI的积分控制系数,uref为电压参考值；利用扩张状态观测器获取上一采样周期的转子电流d轴分量观测值和上一采样周期的转子电流q轴分量观测值经过比例控制器Kp进行转子状态误差控制，得到转子状态误差控制律d轴分量urd0和转子状态误差控制律q轴分量urq0： 式中，Kpd为比例控制器Kp的d轴增益系数，Kpq为比例控制器Kp的q轴增益系数；步骤5，改进自抗扰转子电流环步骤5.1定义非线性函数fale,α,δ： 式中，α为非线性因子，δ为线性段间隔长度，e为函数误差值；计算转子电流d轴分量的误差值ed和转子电流q轴分量的误差值eq，其计算式分别如下： 计算得到d轴扰动量观测值和q轴扰动量观测值 式中，β02为观测器d轴扰动增益系数，β04为观测器q轴扰动增益系数，α2为d轴扰动非线性因子，α4为q轴扰动非线性因子，δ2为d轴扰动线性段间隔长度，δ4为q轴扰动线性段间隔长度；步骤5.2，引入电网对称故障下的暂态磁链分量，并根据双馈发电机参数计算得到d轴已知扰动fd0和q轴已知扰动fq0： 式中，k1为已知扰动系数，j为方向向量，Lm为互感，Ls为定子电感，ψstd为暂态磁链d轴分量，ψstq为暂态磁链q轴分量；步骤5.3，计算转子电压d轴分量urd和转子电压q轴分量urq： 式中，b0为控制放大系数；步骤5.4，计算d轴电流环反馈量和q轴电流环反馈量，并分别记为转子电流d轴分量观测值和转子电流q轴分量观测值 式中，β01为观察器d轴误差处理增益系数、β03为观察器q轴误差处理增益系数，α1为d轴误差处理扰动非线性因子，α3为q轴误差处理扰动非线性因子，δ1为d轴误差处理扰动线性段间隔长度，δ3为q轴误差处理扰动线性段间隔长度；所述转子电流d轴分量观测值和转子电流q轴分量观测值用于下一采样周期的运算，以形成闭环；步骤6，开关信号生成将所述转子电压d轴分量urd和转子电压q轴分量urq经过PWM调制生成逆变器功率器件的开关信号Sa，Sb，Sc，从而控制转子侧逆变器的功率器件的开通和关断。

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百度查询： 合肥工业大学 基于改进自抗扰的电压控制型双馈风电机组故障穿越方法

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