劉 波，賀志佳，金 昊

(東北電力大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院，吉林吉林132012)

風(fēng)力發(fā)電已成為當(dāng)今新能源技術(shù)中最成熟的發(fā)電技術(shù)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制也就更加重要［1］。雙PWM變換器是風(fēng)電系統(tǒng)的核心裝置，可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)，且功率因數(shù)高、諧波含量小，廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的能量傳輸、變換及并網(wǎng)等方面［2］。

雙PWM變換器中的直流母線是風(fēng)電系統(tǒng)能量傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，在直流母線電壓恒定的條件下，網(wǎng)側(cè)變換器可實(shí)現(xiàn)交流側(cè)單位功率因數(shù)控制，并為機(jī)側(cè)變換器提供穩(wěn)定直流電源，確保機(jī)側(cè)變換器可靠工作;同時(shí)可實(shí)現(xiàn)機(jī)側(cè)與網(wǎng)側(cè)變換器的獨(dú)立控制及風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載(風(fēng)能)發(fā)生變化時(shí)，勢(shì)必造成兩側(cè)動(dòng)態(tài)功率不匹配，使直流母線電壓產(chǎn)生大幅度波動(dòng)，若控制不當(dāng)，會(huì)引起母線電壓急劇升高，進(jìn)而導(dǎo)致直流母線兩側(cè)變換器的功率開(kāi)關(guān)器件過(guò)電壓擊穿，對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重的危害［3－5］。有效控制直流母線電壓的波動(dòng)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性成為雙PWM變換器控制的關(guān)鍵技術(shù)及研究熱點(diǎn)。本文將對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)中的雙PWM變換器直流母線電壓控制技術(shù)進(jìn)行綜述，指出各種控制技術(shù)特點(diǎn)、存在的問(wèn)題及其發(fā)展趨勢(shì)，為風(fēng)電系統(tǒng)雙PWM變換器的控制提供參考。

1 雙PWM變換器直流母線電壓控制策略

目前，絕大多數(shù)雙PWM變換器控制策略中，一般采用矢量控制策略將網(wǎng)側(cè)變換器(PWM整流器)和機(jī)側(cè)變換器(PWM逆變器)進(jìn)行獨(dú)立控制，基本控制原理如圖1所示。

由于整流器和逆變器被直流環(huán)節(jié)的大電容隔開(kāi)，負(fù)載端突變的影響只能先作用在直流端的電容上，導(dǎo)致母線電壓的波動(dòng)。為了減小母線電壓的波動(dòng)，一般在直流端使用大容量的電容，減小整流端和逆變端之間的影響。但是加入大電容后，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性受到了嚴(yán)重的影響。為維持直流側(cè)電壓恒定，防止大的波動(dòng)，需要加大直流側(cè)濾波電容，不僅帶來(lái)成本高、體積大、不穩(wěn)定的問(wèn)題，而且加大了電壓控制環(huán)的時(shí)間常數(shù)，減慢了電壓控制環(huán)的調(diào)節(jié)速度，影響變換器的控制性能。不論是整流器側(cè)還是逆變器側(cè)電量變化時(shí)，各自調(diào)節(jié)，沒(méi)有整體性。

圖1 基于雙PWM變換器風(fēng)電系統(tǒng)基本控制原理圖

1.1 基于電容電流的控制

電容電流直接控制，該控制方法通過(guò)控制流入直流母線電容的電流等于零，使得流入機(jī)側(cè)變換器電流等于網(wǎng)側(cè)變換器的流出電流，從而穩(wěn)定母線電壓。

1.1.1 電容電流前饋控制

電容電流前饋控制，其雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)是外環(huán)為電壓控制環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)，在電流內(nèi)環(huán)處引入了電容電流前饋信號(hào)并與電壓調(diào)節(jié)器的輸出疊加，作為網(wǎng)側(cè)變換器輸出d軸電流的給定值，電容電流視為電容電壓的擾動(dòng)，引入電容電流作為前饋以補(bǔ)償其對(duì)直流母線電壓的影響，抑制直流母線電壓的波動(dòng)［6－7］。

該控制策略將電容電流的補(bǔ)償設(shè)在電流控制環(huán)內(nèi)，需要經(jīng)過(guò)電流調(diào)節(jié)器作用才能產(chǎn)生有效的控制電壓，其動(dòng)態(tài)性能受到自身延遲(計(jì)算延時(shí)和PWM輸出延時(shí)，有的還會(huì)產(chǎn)生采樣延時(shí))的影響。

文獻(xiàn)［8］在分析電流環(huán)時(shí)序的基礎(chǔ)上，指出計(jì)算延時(shí)是電流環(huán)中最主要的延時(shí)環(huán)節(jié)。由于受到開(kāi)關(guān)器件性能和散熱能力的限制，高壓大容量PWM整流器開(kāi)關(guān)頻率較低，閉環(huán)帶寬也低，致使其動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能較差。對(duì)PWM整流器的內(nèi)環(huán)，即電流環(huán)，通過(guò)調(diào)整電流采樣至PWM更新的時(shí)序，可以使閉環(huán)帶寬提高至原先的3倍左右，大大提高了電流環(huán)的性能。然而新的電流環(huán)時(shí)序?qū)φ鳂蜉敵龅碾妷嚎臻g矢量的幅值有一定限制，削弱了整流橋?qū)W(wǎng)側(cè)電流的控制能力，使直流母線電壓抵抗電網(wǎng)電壓升高的能力變差。在電網(wǎng)電壓升高時(shí)，控制整流器從電網(wǎng)吸收一定的落后無(wú)功功率，可以增強(qiáng)對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的控制，因而增強(qiáng)對(duì)直流母線電壓的控制。

1.1.2 電容電流反饋控制

文獻(xiàn)［9］提出了改善型電容電流反饋控制策略。在電流控制環(huán)的調(diào)節(jié)器輸出端加入電容電流的反饋信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。

電容電流的反饋信號(hào)中含有微分算子，反映了電容電流變化的動(dòng)態(tài)特性，且補(bǔ)償信號(hào)不經(jīng)過(guò)電流調(diào)節(jié)器，避免了與調(diào)節(jié)器的相關(guān)延遲，可加快對(duì)直流母線電壓控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，直流母線電壓波動(dòng)將會(huì)大為減小。同時(shí)，設(shè)置電容電流給定值為零，使電容電流實(shí)時(shí)跟隨其給定而保持恒定，實(shí)現(xiàn)電容電流無(wú)靜差調(diào)節(jié)，且由于沒(méi)有電流流入電容，直流側(cè)電壓不會(huì)產(chǎn)生變化，可減小電容容量。但是諧振抑制能力差，入網(wǎng)電流容易發(fā)生畸變。

1.2 基于機(jī)側(cè)變換器的控制

基于網(wǎng)側(cè)變換器的控制策略把直流母線電壓穩(wěn)定作為控制目標(biāo)之一，能夠控制機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)的能量流動(dòng)，使其達(dá)到平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)響應(yīng)快。但對(duì)由于機(jī)側(cè)負(fù)載變化產(chǎn)生的直流母線電壓波動(dòng)卻未加考慮?；跈C(jī)側(cè)變換器的控制策略通常采取雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。電流內(nèi)環(huán)用于快速克服機(jī)側(cè)負(fù)載變化引起直流母線電壓波動(dòng);電壓外環(huán)維持直流母線電壓等于其給定值，實(shí)現(xiàn)了基于機(jī)側(cè)變換器的直流母線電壓控制。

在雙閉環(huán)控制基礎(chǔ)上加入負(fù)載電流前饋控制是提高機(jī)側(cè)變換器抗負(fù)載擾動(dòng)的主要方法。擾動(dòng)前饋補(bǔ)償?shù)囊氩⒉挥绊懺]環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而閉環(huán)控制的存在又降低了對(duì)負(fù)載電流檢測(cè)精度和前饋補(bǔ)償器精度的要求。其能量轉(zhuǎn)換效率有所提高，系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，動(dòng)態(tài)特性較好，各項(xiàng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的性能也較優(yōu)越［10］。

文獻(xiàn)［11］提出了前置雙向Buck/Boost變換器的直流母線電容電流控制策略，該方法采用母線電壓閉環(huán)和電容電流閉環(huán)的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，通過(guò)將負(fù)載電流變化趨勢(shì)前饋到雙向Buck/Boost電路的發(fā)波環(huán)節(jié)，提高了電路的動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流母線電壓波動(dòng)的良好抑制。但由于電路是否處于電流連續(xù)工作狀態(tài)與負(fù)載有關(guān)，為保證在負(fù)載變化較大時(shí)電路仍處于電流連續(xù)工作狀態(tài)，要求電路工作頻率較高，對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速度要求也較高。

1.3 直接功率控制

直接功率控制DPC(Direct Power Control)是當(dāng)電網(wǎng)電壓一定的情況下，通過(guò)控制網(wǎng)側(cè)變換器瞬時(shí)有功功率和無(wú)功功率間接控制瞬時(shí)電流在允許范圍內(nèi)。

1.3.1 有功功率直接控制

網(wǎng)側(cè)變換器的直接有功功率控制，采用有功功率控制內(nèi)環(huán)、直流母線電壓控制外環(huán)，通過(guò)檢測(cè)電網(wǎng)電壓和電流，得到網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)有功功率，并與電壓調(diào)節(jié)器的輸出進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器瞬時(shí)有功功率的直接控制，及時(shí)抑制了網(wǎng)側(cè)負(fù)載變化對(duì)直流母線電壓的擾動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到控制直流母線電壓穩(wěn)定的效果。

與直接電流控制相比，DPC控制具有更高的功率因數(shù)，更低的總諧波失真值THD(Total Harmonic Distortion)，能夠保證穩(wěn)態(tài)時(shí)網(wǎng)側(cè)和機(jī)側(cè)變換器的優(yōu)良性能，算法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但由于未能將網(wǎng)側(cè)與機(jī)側(cè)變換器的控制協(xié)調(diào)考慮，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載突變時(shí)，網(wǎng)側(cè)變換器的控制系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)感知來(lái)自發(fā)電機(jī)負(fù)載的擾動(dòng)而實(shí)施控制，勢(shì)必造成變換器兩側(cè)功率的不平衡，使母線電容充放電，還會(huì)造成直流母線電壓波動(dòng)［12］。

目前直接功率控制已經(jīng)在PWM整流變換器方面得到應(yīng)用，基于虛擬磁鏈的PWM整流器的直接功率控制，以虛擬磁鏈為核心，建立三相PWM整流器直接功率控制系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)，應(yīng)用矢量空間變換方法及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)所設(shè)計(jì)的基于虛擬磁鏈的三相PWM整流器直接功率控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的直接功率控制相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能減少傳感器的數(shù)量，且抗干擾能力強(qiáng)，電網(wǎng)輸入電流的畸變較小，具有更優(yōu)的瞬時(shí)功率動(dòng)靜態(tài)特性［13］;王久和提出了設(shè)置扇形邊界死區(qū)的電壓型PWM整流器的直接功率控制，減少了扇區(qū)邊界誤選開(kāi)關(guān)量的現(xiàn)象［14］。

1.3.2 電容功率前饋控制

在能夠估計(jì)或計(jì)算直流母線電容功率的情況下，將直流母線電容功率信號(hào)前饋至有功功率調(diào)節(jié)器輸出端，與瞬時(shí)有功功率輸出值疊加，使網(wǎng)側(cè)變換器的有功功率跟隨直流母線電容功率變化，這樣直流母線電容中將不會(huì)有電流經(jīng)過(guò)，因此，母線電壓可以穩(wěn)定于恒定值。同時(shí)，可在直流電壓波動(dòng)允許范圍內(nèi)降低電容容量。

該方法將瞬時(shí)有功功率與負(fù)載功率進(jìn)行比較得到電容上的瞬時(shí)功率，將該功率值與其給定值比較，將直流母線電容功率的變化直接反映在交流側(cè)有功功率指令的變化上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器的電容功率前饋控制，使網(wǎng)側(cè)瞬時(shí)有功功率的調(diào)節(jié)避開(kāi)了電壓外環(huán)間接調(diào)整的緩慢過(guò)程，有效抑制了直流母線電壓波動(dòng)［15－17］，進(jìn)而可以減小中間電容的容量及系統(tǒng)的體積和成本。

直接功率控制系統(tǒng)具有控制方法簡(jiǎn)單、單位功率因數(shù)以及良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，但在扇區(qū)邊界區(qū)域容易出現(xiàn)無(wú)功失控區(qū)，會(huì)造成這些地方無(wú)功波動(dòng)比較大，影響整個(gè)系統(tǒng)的控制性能，此外，由于功率內(nèi)環(huán)采用滯環(huán)控制，開(kāi)關(guān)頻率不固定，在實(shí)際系統(tǒng)中對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)造成一定的困難。

1.4 協(xié)調(diào)控制

協(xié)調(diào)控制是將機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器作為一個(gè)整體進(jìn)行控制，也稱為一體化控制?？稍陲L(fēng)速變化時(shí)，使雙PWM變換器的直流母線電壓波動(dòng)大為減小，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性大大提高。

1.4.1 負(fù)載電流前饋控制

負(fù)載電流前饋控制，通過(guò)直接或間接測(cè)量獲得機(jī)側(cè)變換器負(fù)載電流，并將它作為前饋補(bǔ)償信號(hào)引入網(wǎng)側(cè)變換器的直流電壓控制回路中，與d軸電流給定值疊加作為電流調(diào)節(jié)器的給定值，控制網(wǎng)側(cè)變換器，以消除負(fù)載電流對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器直流側(cè)電流的影響，及時(shí)補(bǔ)償由負(fù)載變化引起的直流母線電壓波動(dòng)［18］。

這種控制物理意義清晰、原理簡(jiǎn)單。但前饋補(bǔ)償項(xiàng)中只包括了機(jī)側(cè)負(fù)載電流對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器靜態(tài)特性的影響，不含其中的動(dòng)態(tài)信息。并且由于機(jī)側(cè)變換器開(kāi)關(guān)狀態(tài)不斷變化，很難給不規(guī)則控制脈沖波形在一個(gè)PWM周期內(nèi)找到合適的采樣時(shí)刻，使負(fù)載電流的直接或間接測(cè)量有時(shí)會(huì)比較困難。

負(fù)載電流前饋?lái)?xiàng)的計(jì)算都是在負(fù)載電流穩(wěn)定情況下，不能動(dòng)態(tài)反映負(fù)載側(cè)的變化。同時(shí)，前饋?lái)?xiàng)加在電壓環(huán)中，由于電壓環(huán)含有大電容環(huán)節(jié)，所以并沒(méi)有很好地提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。

1.4.2 反饋線性化協(xié)調(diào)控制

根據(jù)非線性反饋線性化理論，當(dāng)變換器直流母線電壓恒定的情況下，適當(dāng)選擇輸入變量與狀態(tài)變量，將網(wǎng)側(cè)變換器寫(xiě)成兩輸入兩輸出的仿射非線性數(shù)學(xué)模型，求出非線性坐標(biāo)變換和非線性狀態(tài)反饋量，并將反饋量在全局范圍內(nèi)進(jìn)行線性化。網(wǎng)側(cè)變換器反饋線性化協(xié)調(diào)控制依據(jù)仿射非線性模型實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)變換器的無(wú)功功率和有功功率的解耦控制。該方法實(shí)現(xiàn)了電壓電流的有功分量與其無(wú)功分量的完全解耦，直流電壓跟蹤負(fù)載變化快，電流波動(dòng)小，加速了直流母線電壓的控制響應(yīng)，還可減小直流母線電容容量，以減少設(shè)備的成本及體積［19］。在整流部分的控制中有效地利用了逆變部分的控制信息，控制性能得到較大改善。

這種線性化對(duì)有定義的整個(gè)區(qū)域都適用，可解決控制系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)與外部參數(shù)擾動(dòng)的影響，系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)。但控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大，而且引入了李代數(shù)(Lie Algebra)，對(duì)模型精度要求較高，如不能精確構(gòu)建系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型時(shí)，該方法將會(huì)受到很大限制。

1.4.3 功率平衡協(xié)調(diào)控制

在保證機(jī)側(cè)變換器實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲控制的同時(shí)，將發(fā)電機(jī)輸出有功功率前饋至網(wǎng)側(cè)變換器電流控制回路輸入端，與外環(huán)電壓調(diào)節(jié)器輸出一道構(gòu)成內(nèi)環(huán)電流控制器給定，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速變化時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)變換器d軸電流，將發(fā)電機(jī)輸出有功功率輸入電網(wǎng)，使機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器有功功率變化平衡，實(shí)現(xiàn)直流母線電壓的恒定［20，21］。

該方法采用了機(jī)側(cè)變換器有功功率的動(dòng)態(tài)信息參與對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器的控制，充分利用了前饋控制特點(diǎn)，有效抑制了直流母線電壓的波動(dòng)。但對(duì)由電網(wǎng)突變等因素引起的母線電壓波動(dòng)無(wú)能為力，且額外引入功率前饋模塊使得控制結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

文獻(xiàn)［22］應(yīng)用主從控制方式，對(duì)雙PWM變換器采用功率平衡的聯(lián)合控制策略，在風(fēng)速變化時(shí)使得變換器直流母線電壓波動(dòng)大大減小，從而使直流母線電容量大大降低，進(jìn)一步使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性大大提高，這對(duì)于兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組意義更為重大。與此同時(shí)，功率平衡的聯(lián)合控制策略也使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的響應(yīng)速度大為加快，從而提高了發(fā)電質(zhì)量。

1.5 模糊控制策略

各種PID控制策略依賴于精確的線性數(shù)學(xué)模型，當(dāng)參數(shù)變化或模型呈非線性時(shí)，PID調(diào)節(jié)將導(dǎo)致直流母線電壓超調(diào)量過(guò)大和電流涌流，引起電壓保護(hù)，可能會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的影響。

文獻(xiàn)［23］提出一種帶有自調(diào)節(jié)因數(shù)的模糊預(yù)測(cè)控制算法。隨著系統(tǒng)負(fù)載的變化，自調(diào)節(jié)因子可以在整個(gè)控制區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)直流母線電壓給定值通過(guò)拋物線外插值進(jìn)行預(yù)測(cè)，達(dá)到最優(yōu)控制效果。

文獻(xiàn)［24］提出一種基于模糊控制的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)穩(wěn)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流母線電壓控制策略。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流母線電壓波動(dòng)情況，通過(guò)構(gòu)建模糊控制器并結(jié)合飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)轉(zhuǎn)速限制策略獲得適時(shí)的飛輪轉(zhuǎn)速參考值，對(duì)飛輪電機(jī)進(jìn)行基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制使其快速跟蹤轉(zhuǎn)速參考值以控制飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收或釋放能量，從而抑制了因風(fēng)速的隨機(jī)性而引起的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流母線電壓波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線電壓的穩(wěn)定控制，改善了風(fēng)電機(jī)組后級(jí)變流器的工作條件，提高了對(duì)機(jī)組終端負(fù)荷的供電質(zhì)量，對(duì)于維持整個(gè)風(fēng)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。

模糊控制方法不依賴被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，魯棒性較強(qiáng)，能克服模型參數(shù)時(shí)變和非線性等不確定因素影響;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且系統(tǒng)響應(yīng)速度較快;可有效地對(duì)系統(tǒng)復(fù)雜變化的狀態(tài)做出判斷和處理。但缺乏對(duì)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)方法，只能憑經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)試探來(lái)設(shè)計(jì)控制器，無(wú)法保證控制規(guī)則的完整性。

1.6 不對(duì)稱電網(wǎng)故障下的控制策略

一般的控制策略研究是假定電網(wǎng)是對(duì)稱的，三相電壓時(shí)間和空間都是互差120度。當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不對(duì)稱故障的時(shí)候，這種控制策略會(huì)產(chǎn)生諧波功率，影響整流電路的性能。所以近年來(lái)國(guó)內(nèi)國(guó)外都對(duì)不對(duì)稱故障下PWM整流器的控制策略進(jìn)行研究。改進(jìn)后的策略必須要保證兩個(gè)性能指標(biāo):輸出電壓的恒定以及輸入電流的正弦。傳統(tǒng)的控制策略就無(wú)法保證有良好的效果，低次諧波幅值增大，產(chǎn)生非特征諧波，同時(shí)損耗相應(yīng)增大，嚴(yán)重時(shí)可能造成PWM整流器的燒毀。為了使整流器在電網(wǎng)不對(duì)稱條件下仍然正常運(yùn)行，必須抑制輸入側(cè)的諧波功率。電網(wǎng)不對(duì)稱故障引起用戶電網(wǎng)終端存在著正序和負(fù)序電壓，為了抑制諧波功率，必然需要讓PWM整流器存在相應(yīng)的負(fù)序電流，才能滿足單位功率因數(shù)運(yùn)行。傳統(tǒng)的雙閉環(huán)系統(tǒng)中僅對(duì)正序電流進(jìn)行直接控制，而在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱時(shí)候，則需要改進(jìn)電流控制策略對(duì)網(wǎng)側(cè)的負(fù)序電流也進(jìn)行控制。

文獻(xiàn)［25］應(yīng)用的是正負(fù)序d、q電流內(nèi)環(huán)控制，這種方法基于不對(duì)稱電網(wǎng)下正負(fù)序的無(wú)差分解。正負(fù)序d、q坐標(biāo)控制的方法是對(duì)傳統(tǒng)雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。它繼承了傳統(tǒng)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，控制思想比較直接，并且能夠很好地分別在不對(duì)稱電網(wǎng)下對(duì)正負(fù)序量進(jìn)行控制，保證了PWM整流器在故障電網(wǎng)下的輸入輸出特性，提高它的不間斷運(yùn)行能力。

然而電流的正負(fù)序分離計(jì)算必然會(huì)在控制系統(tǒng)中引入誤差，而且控制比較復(fù)雜。而正負(fù)序分量分離的原因在于，作為電流控制環(huán)的PI調(diào)節(jié)為了得到無(wú)差控制希望給定是恒值。所以，可以尋求一種新的電流跟蹤來(lái)替代PI調(diào)節(jié)器，這樣就可以不進(jìn)行正負(fù)序分解，使控制系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了風(fēng)電系統(tǒng)雙PWM變換器的作用及其直流母線電壓穩(wěn)定對(duì)于風(fēng)電系統(tǒng)控制的重要意義。綜述了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)雙PWM變換器直流母線電壓的控制策略，指出了各種控制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及存在的問(wèn)題?；陔娙蓦娏鞯闹苯涌刂萍夹g(shù)已經(jīng)比較成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快，但需要建立在明確的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，魯棒性較差;直接功率控制策略以直流母線電容瞬時(shí)有功功率為零作為控制目標(biāo)，抑制直流母線電壓的波動(dòng)，系統(tǒng)響應(yīng)速度較快，控制性能較好。以上兩種控制策略的控制目標(biāo)是使流入直流母線電容的電流或者瞬時(shí)功率等于零，在實(shí)際控制當(dāng)中容易產(chǎn)生誤差，需額外引入補(bǔ)償控制器來(lái)彌補(bǔ)，適用于風(fēng)速波動(dòng)不大且電網(wǎng)電壓不易發(fā)生異變的情況;協(xié)調(diào)控制技術(shù)將機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變換器作為一個(gè)整體進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，避免了對(duì)機(jī)側(cè)與網(wǎng)側(cè)變換器獨(dú)立控制的不足，可實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)電壓發(fā)生不對(duì)稱故障的情況下對(duì)直流母線電壓的波動(dòng)范圍和系統(tǒng)的穩(wěn)定進(jìn)行良好的控制，但其仍然采用的是常規(guī)的PI控制結(jié)構(gòu)，存在動(dòng)態(tài)性能不足的缺點(diǎn)。模糊控制通過(guò)構(gòu)建模糊規(guī)則實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制，無(wú)需建立精確數(shù)學(xué)模型和準(zhǔn)確的輸入就能實(shí)現(xiàn)快速控制，具有很強(qiáng)的魯棒性，彌補(bǔ)了常規(guī)PI控制策略的眾多不足之處，但其控制精確度不太理想，控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

雙PWM變換器直流母線電壓的控制是風(fēng)電系統(tǒng)控制技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，涉及到變換器開(kāi)關(guān)器件的安全、能量變換與控制質(zhì)量、能否實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線兩側(cè)變換器的解耦控制，風(fēng)電系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行及降低成本等問(wèn)題，因此，風(fēng)電系統(tǒng)雙PWM變換器直流母線電壓控制的研究重點(diǎn)將是減小網(wǎng)側(cè)變換器直流側(cè)輸入電流諧波畸變率、提高系統(tǒng)的功率因數(shù)、減小系統(tǒng)的非線性，提高電能質(zhì)量;加快控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、降低開(kāi)關(guān)損耗，提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率;減小直流母線電容容量，降低控制成本?？刂撇呗詫⒅鸩讲捎弥悄芑刂疲行Э朔L(fēng)電系統(tǒng)參數(shù)時(shí)變與非線性因素對(duì)雙PWM變換器控制的影響。

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