[发明专利]一种无刷双馈电机控制装置及其直接转矩控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无刷双馈电机控制装置及其直接转矩控制方法，尤其是一种能在功率绕组和控制绕组各自的静止坐标系下实现的无刷双馈电机控制装置及其直接转矩控制方法。

背景技术

无刷双馈电机是近几年发展起来的一种新型交流电机，其结构与笼型转子异步电机相似，没有滑环碳刷，可以实现双馈运行——既可作为电动机运行于交流调速系统，也可作为发电机运行于变速恒频风力发电系统，具有变频器容量小、功率因数可调的特点，特别适合应用于风机和泵类调速节能系统以及变速恒频风力发电领域。

直接转矩控制是继矢量控制之后出现的一种控制方法，这种控制方法避开了矢量控制需要旋转坐标变换，特性易受电机参数影响的问题，在静止坐标系下实现转矩的直接控制，具有简洁明了的系统结构，优良的静、动态性能，在异步电机变频调速系统得到成功应用。该方法在无刷双馈电机中应用的关键是电磁转矩和磁链的准确观测。

现有公开报道的文献中，无刷双馈电机直接转矩控制系统中所使用的电磁转矩的观测方法有两种，方法之一是建立在转子速d-q坐标系数学模型的基础上，计算方法是由公式(1)变换得到的公式(2)实现；方法之二是2010年西班牙学者在文献Direct torque control designand experimental evaluation for the brushless doubly fed machine中提出的建立在控制绕组静止坐标系数学模型的基础上，计算方法如公式(8)。

(1)转子速d-q坐标系电磁转矩的计算方法

T_e＝p_pL_pr(i_qpi_dr-i_dpi_qr)-p_cL_cr(i_qci_dr+i_dci_qr)＝T_ep+T_ec    (1)

T_e＝p_p(i_qpψ_dp-i_dpψ_qp)+p_c(i_qcψ_dc-i_dcψ_qc)＝T_ep+T_ec

T_ep＝p_p(i_qpψ_dp-i_dpψ_qp)                                  (2)

T_ec＝p_c(i_qcψ_dc-i_dcψ_qc)

式中p_p、p_c分别为功率绕组、控制绕组极对数，i_qp、i_dp、i_qc、i_dc、i_qr、i_dr分别为功率绕组、控制绕组和转子绕组d轴和q轴电流分量，L_pr、L_cr分别为功率绕组和控制绕组与转子的互感，ψ_dp、ψ_qp、ψ_dc、ψ_qc分别为功率绕组、控制绕组磁链的d轴和q轴分量，T_e、T_ep、T_ec分别为无刷双馈电机总转矩以及功率绕组和控制绕组产生的转矩。