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申请/专利权人：合肥工业大学;国网安徽省电力有限公司电力科学研究院

摘要：本发明公开了一种全功率风电变流器的跟网‑构网模式切换控制方法，属于电气工程领域的风力发电技术领域。该控制方法包括：数据采样，计算两种模式的控制角度，计算两种模式的d轴电流指令值、q轴电流指令值，计算d轴和q轴调制电压指令值，开关信号生成。本发明可独立设计跟网控制器和构网控制器，保证了跟网模式和构网模式各自的运行特性；同时，两种模式不同时运行，降低了控制器的负担，节约了成本；本发明提出的全功率风电变流器的跟网‑构网模式切换控制方法可有效解决现有瞬时值继承模式切换方案在高风速大功率下的直流电压暂态尖峰过大和暂态时间过长的问题，显著改善模式切换的平滑性。

主权项：1.一种全功率风电变流器的跟网-构网模式切换控制方法，所述全功率风电变流器包括依次串联的直流侧电容、网侧变流器、滤波电感和网侧电感，所述网侧电感的另一端接入电网；在滤波电感和网侧电感之间接入一个滤波电容，滤波电容的另一端接地；其特征在于，所述跟网-构网模式切换控制方法包括以下步骤：步骤1，采样所述滤波电感处的滤波电流ia,ib,ic，并进行坐标变换得到滤波电流在控制坐标系下的dq轴分量id，iq，采样所述滤波电容处的滤波电压ua，ub，uc，并进行坐标变换得到滤波电压在控制坐标系下的dq轴分量ud，uq；计算网侧变流器的瞬时无功功率Qe，Qe＝1.5uqid-udiq，然后进行低通滤波得到网侧变流器的无功功率低通滤波值QLPF，QLPF＝ωfQes+ωf，ωf为低通滤波器的截止频率，s为拉普拉斯算子；步骤2，将滤波电压ua，ub，uc带入q轴坐标变换方程，获得滤波电压在锁相环坐标系下的q轴分量ugq，然后带入跟网角度计算方程，得到跟网模式控制角度θGFL，同时，将跟网模式控制角度θGFL与给定的模式标志位Fm共同带入跟网角度采样保持方程，获得跟网模式采样保持角度θ0；所述跟网角度计算方程和跟网角度采样保持方程的表达式分别为： 式中，kP_PLL和kI_PLL分别为锁相环控制环节的比例系数和积分系数，ω0为基准角频率，为上一拍的构网模式采样保持角度，为上一拍的跟网模式采样保持角度；所述模式标志位Fm的值为0或1，当为0时表示所述全功率风电变流器运行在跟网模式，为1时表示所述全功率风电变流器运行在构网模式；步骤3，采集所述直流侧电容的电压并记为直流电压udc，与给定的直流电压指令值udcref共同进入直流电压控制环节，获得构网模式控制角度θGFM；再按照对构网模式控制角度θGFM进行采样保持，获得构网模式采样保持角度θ1；同时，根据构网模式控制角度θGFM与给定的模式标志位Fm计算得到网侧变流器的控制坐标系的角度θc，θc＝1-FmθGFL+FmθGFM；所述构网模式控制角度θGFM的计算式为： 式中，T为直流电压控制环节的追踪系数，J为直流电压控制环节的惯性系数，D为直流电压控制环节的阻尼系数；步骤4，将给定的直流电压指令值udcref和直流电压udc共同带入跟网模式直流电压控制环节，获得跟网模式d轴电流指令值idref_GFL；再根据模式标志位Fm和跟网模式d轴电流指令值idref_GFL，通过跟网d轴电流指令采样平均方程获得跟网模式d轴电流指令平均值id0；步骤5，将滤波电压在控制坐标系下的d轴分量ud代入跟网d轴电压采样平均方程，获得跟网模式d轴电压平均值ud0；将给定的无功功率指令值Qref和网侧变流器的无功功率低通滤波值QLPF共同带入构网无功功率控制方程，获得网侧变流器的d轴电压指令值udref；将网侧变流器的d轴电压指令值udref与所述滤波电压在控制坐标系下的d轴分量ud共同带入构网d轴电压控制方程，获得构网模式d轴电流指令值idref_GFM，再根据构网模式d轴电流指令值idref_GFM和模式标志位Fm，通过构网d轴电流指令采样平均方程获得构网模式d轴电流指令平均值id1；计算网侧变流器的d轴电流指令值idref，idref＝1-Fmidref_GFL+Fmidref_GFM；步骤6，将给定的无功功率指令值Qref和网侧变流器的无功功率低通滤波值QLPF共同带入跟网无功功率控制方程，获得跟网模式q轴电流指令值iqref_GFL，再根据跟网模式q轴电流指令值iqref_GFL和模式标志位Fm，通过跟网q轴电流指令采样平均方程，获得跟网模式q轴电流指令平均值iq0；步骤7，将给定的q轴电压指令值uqref与滤波电压在控制坐标系下的q轴分量uq共同带入构网q轴电压控制方程，获得构网模式q轴电流指令值iqref_GFM，再根据构网模式q轴电流指令值iqref_GFM和模式标志位Fm，通过构网q轴电流指令采样平均方程获得构网模式q轴电流指令平均值iq1；计算得到网侧变流器的q轴电流指令值iqref，iqref＝1-Fmiqref_GFL+Fmiqref_GFM；步骤8，将网侧变流器的d轴电流指令值idref、滤波电压在控制坐标系下的d轴分量ud和滤波电流在控制坐标系下的d轴分量id共同带入d轴电流控制方程，获得d轴调制电压指令值edref；将网侧变流器的q轴电流指令值iqref、滤波电压在控制坐标系下的q轴分量uq和滤波电流在控制坐标系下的q轴分量iq共同带入q轴电流控制方程，获得q轴调制电压指令值eqref；将d轴调制电压指令值edref和q轴调制电压指令值eqref经过PWM环节的调制后，生成网侧变流器中的开关控制信号，从而实现所述全功率风电变流器的平滑模式切换控制。

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