一种双馈风电机组直流偏量自适应补偿的正负序分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种双馈风电机组直流偏量自适应补偿 的正负序分离方法。
【背景技术】
[0002] 在分布式发电、柔性交流输电、有源滤波器、高压直流输电等领域，准确实时地估 算电网电压信号的幅值、频率和相角是一个至关重要的技术手段。在双馈风力发电系统中， 电网同步技术实现了有功功率和无功功率的独立控制。在风电场上，电网频繁出现不平衡、 相位突变、跌落、骤升、频率变化和谐波畸变等非理想现象，这些现象对交流信号正负序分 离方法提出较高的性能要求。因此交流信号正负序分离法方法优劣攸关关键，它是分布式 发电系统的核心和命脉。
[0003] 对于文献1提供的正负序分离方法来说，该方法要锁定正序电压分量的相位，就 必须分离出正序分量。然而DSP只能采样0V~3V的电压信号，为了不失真地采样交流正 弦信号，采样通道的电压跟随器输出端上要叠加一个3V的上拉电压。为了还原原始信号， 在ADC模块里要减去上拉电压的采样值。然而，实验中却很难完全准确地消除上拉电压采 样值。直流偏量的存在恶化了锁频环的稳定性和锁相的准确性。
[0004] 文献1 :丁杰，电网不平衡条件下LCL-VSR控制策略研究，[D].合肥工业大学硕士 学位论文，2011. 4。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种双馈风电机组直流偏量自适应补 偿的正负序分离方法，对低频信号具有更强的抑制能力，消除了直流偏量的存在会恶化锁 频环稳定和锁相准确的影响。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0007] 本发明提供一种双馈风电机组直流偏量自适应补偿的正负序分离方法，所述方法 包括以下步骤：
[0008] 步骤1 :采集定子三相电压、定子三相电流和转子三相电流，并进行3S/2S变换；
[0009] 步骤2 :通过积分闭环控制确定定子电压偏差信号、定子电流偏差信号以及转子 电流偏差ig号；
[0010] 步骤3:获取同步定子电压、同步定子电流和同步转子电流，并对其进行2S/3S变 换。
[0011] 所述步骤1具体包括以下步骤：
[0012] 步骤1-1:双馈风电机组正常工作时，通过定子电压传感器、定子电流传感器和转 子电流传感器分别采集定子三相电压、定子三相电流和转子三相电流；
[0013] 步骤1-2 :将定子三相电压、定子三相电流、转子三相电流进行3S/2S变换，得到两 相静止坐标系下的定子电压、定子电流和转子电流；定子电压包括α相定子电压Vsa和β 相定子电压vsP，定子电流包括α相定子电流isa和β相定子电流isP，转子电流包括α 相转子电流和β相转子电流i d，分别表不为：
[0017] 其中，Vsa、vsb、vsc表示定子三相电压，i sa、isb、isc表示定子三相电流，i ra、irb、irc表 示转子三相电流。
[0018] 所述步骤2包括以下步骤：
[0019] 步骤2-1 :确定定子电压初始偏差信号、定子电流初始偏差信号和转子电流初始 偏差信号，有：
[0023] 其中，^表示α相定子电压初始偏差信号，％表示β相定子电压初始偏差信 号，表不α相定子电流初始偏差信号，气^表不β相定子电流初始偏差信号，气β.表不α 相转子电流初始偏差信号，气，表示β相转子电流初始偏差信号；vs/表示α相同步定子 电压，vsP'表示β相同步定子电压，isa'表示α相同步定子电流，is{!'表示β相同步定 子电流ira'表示a相同步转子电流，irP'表示β相同步转子电流；vsa'、v s/、isa'、 isP'、ir/的初始值均为〇;
[0024] 步骤2-2 :
分别传递到积分调节器，估算直流偏 量d，积分调节器的积分系数为λ ;
[0025] 步骤2-3 :
分别补偿直流偏量d，即可获取定子 电压偏差信号、定子电流偏差信号和转子电流偏差信号；定子电压偏差信号包括α相定子 电压偏差信号和β相定子电压偏差信号定子电流偏差信号包括α相定子电流 偏差信号今/和β相定子电流偏差信号转子电流偏差信号包括α相转子电流偏差信 f-SCf. sp 号气^和β相转子电流偏差信号气P。
[0026] 所述步骤3具体包括以下步骤：
[0027] 步骤3-1 :计算
，有：
[0029] 其中，k表示宽带系数，ω'表示谐振角频率，qVsa'表示α相正交滞后定子电 压，qvs/表示β相正交滞后定子电压，qis/表示a相正交滞后定子电流，qis/表示 β相正交滞后定子电流，qk/表示a相正交滞后转子电流，表示β相正交滞后转 子电流；
[0030] 步骤3-2 :计算同步定子电压、同步定子电流和同步转子电流，同步定子电压包括 同步正序定子电压和同步负序定子电压，同步定子电流包括同步正序定子电流和同步负序 定子电流，同步转子电流包括同步正序转子电流和同步负序转子电流，有：
[0034] 其中，表示α相同步正序定子电压，
表示β相同步正序定子电压，
表 示α相同步负序定子电压，
表示β相同步负序定子电压，
菱示α相同步正序定子 电流，
表示β相同步正序定子电流，
表示α相同步负序定子电流，
表示β相同 步负序定子电流，
表示α相同步正序转子电流
'表示β相同步正序转子电流：
'表 示α相同步负序转子电流，
表示β相同步负序转子电流；
[0035] 步骤3-3 :将
进行2S/3S变换，得到定子三相正序电压
和定子三相负序电压
进行2S/3S 变换，得到定子三相正序电流
和定子三相负序电流
；将
进行2S/3S变换，得到转子三相正序电流
和转子三相负 序电流
；属体有：
[0042]步骤 3-4:将
传递给处理器模块进行处理，从而实现对双馈发电机组的 控制。
[0043] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0044] 1)本发明针对直流偏量对双馈风电机组锁相环准确性的影响，设计了类似于状态 观测器的方法估算出采样信号的直流偏量，并通过闭环控制消除了直流偏量。提出的直流 偏量自适应补偿方法，极大地提高了双馈风电机组锁相环的稳定性，成功消除了直流偏量 的存在对锁频环稳定性和锁相准确性的影响；
[0045] 2)较传统锁相方法在低频段具有较快的衰减作用，在消除直流偏量对锁相环准确 性与稳定性影响的同时，增强了锁相环节对低频干扰信号的稳定性，提高了双馈风电机组 锁相环在整个频带上的稳定性与准确性。
【附图说明】
[0046] 图1是本发明实施例中双馈风电机组直流偏量自适应补偿的正负序分离方法流 程图；
[0047] 图2是本发明实施例中三相静止坐标系与两相静止坐标系的相位图；
[0048] 图3是本发明实施例中正负序分离原理示意图。
【具体实施方式】
[0049] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0050] 本发明提供一种双馈风电机组直流偏量自适应补偿的正负序分离方法，如图1，所 述方法包括以下步骤：
[0051] 步骤1 :采集定子三相电压、定子三相电流和转子三相电流，并进行3S/2S变换；
[0052] 步骤2 :通过积分闭环控制确定定子电压偏差信号、定子电流偏差信号以及转子 电流偏差ig号；
[0053] 步骤3:获取同步定子电压、同步定子电流和同步转子电流，并对其进行2S/3S变 换。
[0054] 所述步骤1具体包括以下步骤：
[0055] 步骤1-1 :双馈风电机组正常工作时，通过定子电压传感器、定子电流传感器和转 子电流传感器分别采集定子三相电压、定子三相电流和转子三相电流；
[0056] 步骤1-2 :将定子三相电压、定子三相电流、转子三相电流进行3S/2S变换，得到两 相静止坐标系下的定子电压、定子电流和转子电流；定子电压包括α相定子电压Vsa和β 相定子电压vsP，定子电流包括a相定子电流isa和β相定子电流isP，转子电流包括a 相转子电流和β相转子电流i d，分别表不为：
[0060] 其中，Vsa、vsb、vS(：表示定子三相电压，i sa、isb、iS(：表示定子三相电流，i ra、irb、irc表 示转子三相电流。
[0061] 所述步骤2包括以下步