双馈异步风力发电机网侧换流器复合控制策略研究

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1、第36卷第6期华北水利水电大学学报(自然科学版)Vo1．36No．62015年12月JournalofNoahChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower(NaturalScienceEdition)Dec．2015DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2015．06．018双馈异步风力发电机网侧换流器复合控制策略的研究刘新宇，白珂(华北水利水电大学电力学院，河南郑州450045)摘要：双馈异步风力发电机(DFIG)网侧换流器的主要

2、任务是保持直流母线电压的稳定、输入电流的正弦性和输入功率因数的恒定．一般在设计控制器时，常对电机模型进行一些理想假设。忽略掉一些次要的影响因素．在不同的运行工况下，电机参数会或多或少地发生变化，导致控制器的跟踪效果变差．为解决设计网侧换流器控制策略时由于参数变化带来的扰动不确定问题，提出了网侧换流器电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略．通过MATLAB／Simulink软件仿真分析，结果表明，相比于传统的PI控制，直流母线电压在电流内环的基于BP神经网络整定的PI

3、控制及电压外环的PI控制的复合控制策略下能更快地达到给定值．因此，本文所提出的电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略能很好地实现对换流器输出电压和输入电流的有效控制，减小了由于参数变化等原因对换流器造成的不利影响，提高了系统的鲁棒性，具有实际意义和应用价值．关键词：双馈异步风力发电机(DFIG)；BP神经网络；网侧；复合控制中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1002—5634(2015)06—0072—06环境污染和能源紧缺是人类亟待解决的两大难变化时，定

4、子磁链定向的矢量控制方法的不稳定问题．风能、太阳能环境友好、取之不尽、用之不竭，是题，且简化了算法．文献[5—6]针对基于定子磁场替代化石能源的理想选择．笔者围绕大型双馈风定向的矢量控制和基于电网电压定向的矢量控制的力发电系统的并网，对其网侧换流器的控制策略进缺点，提出了网侧换流器直接功率控制．该控制策略行研究．是检测并网的电压与电流，计算出瞬时的有功功率双馈风力发电机网侧换流器的任务主要包括两与无功功率，并与给定的有功功率与无功功率进行个方面：一方面，通过采集直流环节的直流电压进行比较，根据并网电压

5、矢量所在的扇区，按开关表给出反馈控制，从而维持直流母线电压的恒定；另一方开关管的控制信号，通过直接对系统的有功与无功面，通过对网侧换流器输入电流的反馈，实现网侧的行为进行控制，使系统输出的无功功率为零．单位功率因数的输入．按照对网侧换流器控制任务基于DFIG网侧换流器模型和空间矢量的SVP—的要求，许多学者对其控制方法进行了大量的研究，WM控制方法，笔者提出了网侧换流器电流内环的取得了一定成果．这些成果均在某一方面展示了其BP神经网络自整定PI控制及电压外环的PI控制有效性，但不能保证其通用性．文献[

6、2]采用定子磁的复合控制策略，实现对DFIG并网的有效控制．链定向的矢量控制方法，使用双闭环PI调节器对网1DFIG网侧换流器数学模型的分析侧换流器进行控制．文献[3—4]提出了一种基于电网电压定向的网侧PWM换流器控制策略，并将其网侧换流器主电路如图1所示．图中／Z、“应用在双馈发电机的并网发电上，实现了和定子磁u分别为三相电网的相电压；i。、i分别为j相链定向矢量控制相同的功能，克服了当电机的参数输入电流；分别为换流器交流侧的三相电收稿日期：2015—05—30基金项目：国家自然科学基金重点项目(

7、41174127)．作者简介：刘新宇(1976一)，男，河南南阳人，副教授，硕导，博士，主要从事复杂系统建模与控制方面的研究．白珂(1989一)，男，河南郑州人，硕士研究生，主要从事大型双馈风电场并网低电压穿越联合优化控制器方面的研究．第36卷第6期刘新宇，等：双馈异步风力发电机网侧换流器复合控制策略的研究73压；Udc为换流器直流侧电压；C为直流母线电容；t‘2DFIG网侧换流器的控制策略load为直流侧的负载电流；主电路中的。、。分别为每相进线电抗器的电感；RRR分别为包网侧换流器控制一般采用功率

8、内环控制及直流括电抗器电阻在内的每相线路电阻．网侧换流器的电压外环控制的双闭环控制策略．负载则是与转子绕组相连的转子侧换流器．2．1功率环控制策略的设计由式(2)知，网侧换流器d、q轴电流除了受的控制外，还受电流交叉耦合项toLi、toLi~及电网电压“的影响．为了消除交叉耦合项的影响，引入电流状态反馈量∞toLi来实现解耦，并引入电网扰动电压项，从而实现了d、q轴电流的解耦控制，有效地提高了系统的动态控制性能．将式(2)转化为系统结构图，如图2所示，图