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网侧变流器把握策略的改良

发布时间:2019-01-24 01:07:00 文章来源:快达农化    

李春亚 王文超

摘 要:在传统的矢量把握策略下,当风速产生阶跃改变时变流器直流母线电压会发生剧烈颠簸,从而影響整个风电体系的不变运行。针对该问题,文章对直驱风电体系网侧变流器把握策略进行改良,提议了基于混沌理论的自整定PI把握策略。为了验证该把握策略的有用性,在Matlab/Simulink情况下设立了容量为2MW的直驱风电体系模子,在阶跃风速环境下进行体系仿真,了局证明混沌PI把握策略可以有用的减小直流侧母线电压的颠簸。

关头词:逆变器;把握策略;混沌把握

中图分类号:TM46 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2018)29-0019-02

Abstract: Under the traditional vector control strategy, when the wind speed changes step by step, the DC bus voltage of the converter will fluctuate violently, which will affect the stable operation of the whole wind power system. In order to solve this problem, this paper improves the control strategy of grid-side converter in direct-drive wind power system, and proposes a self-tuning PI control strategy based on fuzzy theory. In order to verify the effectiveness of the control strategy, a model of direct-drive wind power system with capacity of 2MW is established under Matlab/Simulink environment, and the system simulation is carried out under the condition of step wind speed. The results show that the fuzzy PI control strategy can effectively reduce the DC side voltage fluctuations.

Keywords: inverter; control strategy; fuzzy control

引言

近年来,跟着情况混浊的加剧及能源紧缺问题的突显,作为清洁能源的风电财产成长势头迅猛,风能的开辟行使及风电机组的把握成为列国学者的切磋热门。今朝,兆瓦级风电机组的主流机型为直驱式和双馈式两种[1]。跟着电力电子技艺的成长,永磁直驱风电机组将成为风电技艺范畴的严重成长偏向。风电机组单台容量的添加,这对并网也提议的更高的要求,并网技艺的切磋成为风电把握技艺切磋的重点。无论是哪种机组,发出电能都必要议决网侧变流器逆变并网。

本文首要因此直驱风电机组为切磋对象,在剖析网侧变流器运行原理及数学模子的根本上,设计了基于电网电压定向的矢量把握体系。在阶跃风速下,保证并网电能的质量,针对直流侧电压的不变和有无功功率的解耦把握这两个指标进行仿真验证。

1 逆变器数学模子

在两相扭转dq坐标系下的数学模子为:

(1)

式中,ugd、ugq为交流侧电压d轴和q轴格外;igd、igq为交流侧电流d轴和q轴格外;ed、eq为电网电压d轴和q轴格外;?棕g为电网同步电角速率。

2 网侧变流器把握策略剖析

网侧变流器作为风电机组严重部件,其首要作用是在保证并网电能质量的根本上兑现直流侧电压不变的把握。本文选取基于电网电压定向的矢量把握,选取双闭环把握,原理如图1所示[2]。

因为选取电网电压定向,则ugq=0,电网电压有无功功率可表现为:

议决上式能够获得对dq轴电流零丁把握,就能兑现有无功功率的解耦把握的目的。

因为dq轴的耦合关系,议决内环PI输出添加前馈赔偿项-ωgLgigq+Vgd和-ωgLgigd,兑现dq轴的解耦把握。

3 把握策略的改良

因为风电体系的强耦合性,风速的不不变性等缘故,固定的PI参数无法顺应体系的运行要求。当风速突变时,会导致超调过大。针对这些问题,本文提议外环把握器将混沌把握与PI把握器相联合的策略,内环仍选取PI把握,以兑现风电体系的优良把握本能。

3.1 输入输出变量的采用

将参考电压Udcref和实侧电压Udc的误差e和误差改变率ec作为输入变量,外环PI参数改变量ΔKp和ΔKi作为输出,则外环PI把握器参数批改为:

个中,Kp′和Ki′为原PI参数,Kp和Ki为整定后的PI参数。

3.2 混沌把握准则的拟定

凭据仿真了局能够获得直流侧参考电压和实测电压误差的基本论域为[-500,500],单元是V,电压误差改变率的基本论域为[-2000,2000],输出ΔKp的基本论域为[-2,2],ΔKi的基本论域为[-20,20]。对应的混沌子集均为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB},NB选取Z型从属函数,PB选取S型从属函数,其他均为三角形从属函数。选取“if…then…”语句描绘混沌把握准则。混沌把握准则表如表1所示。

4 仿真了局剖析

4.1 PI把握仿真了局剖析

仿真时间设定为2s,在1s时风速由8m/s突酿成额定风速12m/s,仿真了局如下所示。

图2-4为网侧变流器把握仿真曲线。图2和图3证明基于电网电压定向的矢量把握策略兑现有无功功率的解耦把握,当风速到达额定风速时,有功功率输出到达额定功率2MW,无功功率维持在零相近。当风电机组开动及风速产生阶跃时,颠末一段时间调度直流侧电压能收复到1500V,并网电流谐波THD=1.22%,餍足国标《电能质量公用电网谐波》中法则THD值小于5%的要求。仿真了局证明基于电网电压定向的矢量把握策略的可行性。

4.2 混沌PI把握效率剖析

风电机组开动时,直流侧电压超调量由44.4%降落到24.1%;风速突变为12m/s时,超调由17.7%降落到15.3%,调解时间减小了0.005s;风能行使系数把握效率也优于PI把握器,仿真了局证实了混沌PI把握策略的有用性,加强了机组抗作梗才力。

5 告终语

本文先容了直驱风电机组网侧变流器数学模子及把握原理,针对因为数学模子的非线性及风电机组事情情况的不不变性,固定的PI参数无法很好的顺应工况改变。是以,本文将混沌把握与PI把握相联合,凭据输入改变实时整定PI参数。仿真了局证明,在风速产生阶跃跳变时,混沌PI把握器不变性和相应速率优于PI把握,征服了传统PI把握器的弱点,把握效率优良。

参考文献:

[1]姚兴佳,郭飞,郭永库.基于混沌PID双馈风电体系网侧变流器综合把握切磋[J].可再生能源,2013,31(12):30-34.

[2]刘军,吴琼.永磁直驱风电体系网侧变流器把握策略切磋[J].把握工程,2015,22(01):20-24.

科技立异与应用 2018年29期

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