[发明专利]兆瓦级永磁同步直驱风电机组无速度传感器控制方法

权利要求书

1、兆瓦级永磁同步直驱风电机组无速度传感器控制方法，其特征在于按以下步骤实现：

(1)利用PMSG定子电压锁相环(PLL)控制方法，确定定子电压U_s的相位和PMSG电角速度ω_s；

(2)基于定子电压U_s的PLL模型和定子q轴电压u_q定向的闭环控制的PMSG无速度传感器矢量控制方法，确定PMSG的功率角δ及矢量坐标角度

(3)用定周期T_s摄动转子磁链ψ_f算法，确定最大输出功率时的功率角δ和值，同时刷新ψ_f值。

2、根据权利要求1所述的兆瓦级永磁同步直驱风电机组无速度传感器控制方法，其特征在于所述的步骤(1)为当风速达到最低的切入风速点时，MW级永磁同步直驱风电机组的风机控制器发出开机命令，PMSG变流驱动系统接收命令后开始自检并检测PMSG的定子三相电压，在根据锁相环模型快速定向PMSG定子电压U_s并检测出U_s矢量的幅值u_s、角度和电角速度ω_s后，PMSG变流驱动变流器采用空载运行无速度传感器矢量控制系统，空载启动运行时，矢量控制坐标按U_s定向等同于按转子磁场定向。

3、根据权利要求1所述的兆瓦级永磁同步直驱风电机组无速度传感器控制方法，其特征在于所述的步骤(2)为PMSG发电运行时，其转子感应电动势E₀与定子电压U_s之间相差功率角δ，并且0≤δ≤90°，PMSG采用最大转矩电流比矢量控制方案中，根据PMSG的动态数学模型：

uduq=-Rsidiq-PLd-ωsLqωsLdPLqidiq+0ωsψf---(1)]]>

T_e＝1.5p[ψ_fi_q+(L_q-L_d)i_di_q]              (2)

在忽略动态过程时下可简化为：

u_d＝-R_si_d+ω_sL_qi_q；                      (3)

u_q＝-R_si_q-ω_sL_di_d+ω_sψ_f                 (4)

在已知锁相环模型检测的ω_s和以及给定的PMSG的R_s、ψ_f、L_d参数，通过式

(4)组成位置定向闭环调节器获取δ值及矢量坐标角度

4、根据权利要求1所述的兆瓦级永磁同步直驱风电机组无速度传感器控制方法，其特征在于所述的步骤(3)，当ψ_f随环境的改变而发生波动时，使得式(2)、(4)变为：

T_e≈1.5p[(ψ_f+Δψ_f)i_qcosΔδ+(L_q-L_d)i_di_q]    (5)

-R_si_q-ω_sL_di_d+ω_s(ψ_f+Δψ_f)＝U_q              (6)

式(5)、(6)中，Δψ_f为磁链波动值，Δδ为矢量控制坐标系q轴与转子感应电动势E₀的夹角且-pi/2≤Δδ≤pi/2，由于Δψ_f惯性很大，在调节开关周期调节过程中，可认为近似不变，由式(5)可得：Δδ与T_e成分段线性化关系当-pi/2≤Δδ≤0时，Δδ与T_c成正比；当0≤Δδ≤pi/2时，Δδ与T_e成反比，稳态状况时，可调节Δδ＝0，使转矩电流比(T_e/i_s)最大，从而获取PMSG最大的发电功率；Δδ的调节通过对调节器输入量ψ_f值进行定周期T_s摄动修正，可实时修正δ值，当实现最大功率输出点时，Δδ＝0，即实现矢量控制坐标的准确定向；PMSG发电运行的基于最大转矩电路比无速度传感器矢量控制方法中转矩到电流的转化关系为：

Te=Teb-idib(-idib-1)3---(7)]]>

Te=Tebiq2ib(1+1+4(iqib)2)---(8)]]>

式(7)、(8)中：ib=ψfLq-Ld;]]>T_eb＝pψ_fi_b；由PMSG的L_q、L_d、和ψ_f值，式(7)、(8)中的转矩到电流关系实时求出；当摄动寻优过程结束后，对ψ_f进行在线修正，并代入式(7)、(8)中，修正转矩到有功、无功电流的给定关系，克服ψ_f波动对转矩的影响。