永磁风电机组网侧变流器谐波抑制方法研究

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1、摘要在永磁风电机组中，网侧变流器的控制性能是影响并网电能质量的重要因素之一。在理想电网下运行时，变流器具有良好的输出特性，电流波形正弦，功率输出平稳。随着大规模分布式发电系统的应用，以及电力电子器件和非线性负荷的存在，使电网系统鲁棒性变差，电网电压容易出现不平衡及谐波等非理想工况。在混入谐波电压的电网下运行时，电网中的谐波电压分量会影响网侧变流器的动态性能，输出电流畸变，并网功率波动，影响并网电能质量。为了提高网侧变流器在非理想电网下的控制性能，改善并网电能质量，本文提出一种网侧变流器的控制方法。主要工作如下：1）对风电机组工作原理及拓扑结构进行介绍，建立风电机组网侧变流

2、器等效电路和数学模型，对网侧变流器在理想电网下的传统控制策略进行分析，给出系统控制结构图。对谐波电网下网侧变流器的动态特性进行研究，分析谐波分量对变流器输出电流和功率的影响，通过仿真进行了说明。2）建立电网谐波电压数学模型，分析锁相环相位误差产生的机理，对双二阶广义积分器锁相环（DSOGI-PLL）的工作特性分析。由于该方法仅能对电压进行正负序分离，对谐波没有很好地抑制效果，提出一种基于内模控制的改进型DSOGI-PLL。在DSOGI外环中嵌入内模发生器，提取出各次谐波分量，滤除谐波后的基波信号进行正负序电压分离，可准确锁定基频正序分量相位角。通过与传统的锁相方法进行仿真

3、对比分析，该方法可以有效消除谐波电压，验证了方法的有效性。3）对基于比例积分谐振（PIR）控制的传统谐波电流抑制策略进行特性分析，谐振控制器可以对指定次谐波产生理想增益而进行信号跟踪，但是该方法无法平抑功率波动。提出一种基于谐振控制的直接功率控制策略（DPC），在传统DPC的基础上加入了前馈谐波控制器，可选取电流或功率作为控制目标，实现并网电流正弦化或并网功率平稳输出的目的。建立系统仿真模型，当选取电流作为控制目标时，并网谐波电流含量少。当选取功率作为控制目标时，并网功率输出平稳。通过仿真验证了所提方法的有效性。关键词：网侧变流控制，双二阶广义积分器，内模控制，谐振控制，

4、直接功率控制IAbstractInthepermanentmagneticwindturbineapplications,thecontrolperformanceofgridsideconverterisanimportantfactoraffectingpowerquality.Undertheidealgridconditions,converterhasexcellentoutputperformance.Outputcurrentissinusoidal,andoutputpowerisstable.Withthedevelopmentofdistributed

5、generationsystems,powerelectronicdevices,andnonlinearloads,therobustnessofgridsystembecomesworse,whichcausedbyharmonicvoltage.Underthedistortedgridconditions,theharmonicvoltagecomponentswillinfluenceontheoutputperformanceofgridsideconverter,currentdistortion,powerfluctuation,andpoorpowerq

6、uality.Inordertoimprovethecontrolperformanceofgirdsideconverterunderthenon-idealgridconditions,andimprovepowerquality,thispaperproposedaconvertercontrolmethod.Themainworkisasfollows:1)Theworkingprincipleandtopologyofwindturbineisintroduced.Theequivalentcircuitandmathematicalmodelofgridsid

7、econverterareestablished.Undertheidealgridconditions,thetraditionalcontrolstrategyofgridsideconverterisstudied,andsystemcontrolblockdiagramisgiven.Thedynamicperformanceofgridsideconverterisanalyzedundernon-idealgridconditions,andtheinfluencementofoutputcurrentandpow