[发明专利]具有电压谐波抑制功能的变频交流发电系统控制方法

权利要求书

1.具有电压谐波抑制功能的变频交流发电系统控制方法,所述变频交流发电系统包括定子双绕组异步电机(1)、功率变换器(3)、直流电压传感器(8)、交流电压传感器(9)、电流传感器(10)、控制器(11)、驱动电路(12)，所述的定子双绕组异步电机包括两套绕组，一套为与负载连接的功率绕组，另一套为与功率变换器连接的控制绕组；所述直流电压传感器(8)和交流电压传感器(9)测取功率变换器直流母线电压和功率绕组变频交流电压，交流电流传感器(10)测取负载电流，控制器接收直流电压传感器(8)、交流电压传感器(9)和交流电流传感器(10)传来的信号，通过运算获得功率变换器输出电压的频率给定值和幅值给定值；根据所述功率变换器输出电压的频率给定值和幅值给定值通过正弦波脉宽调制信号或空间电压矢量脉宽调制信号，经驱动电路来驱动功率变换器的开关管，以改变发电机的转差频率和调节气隙磁场的幅值及谐波含量，从而保证该发电系统输出的变频交流电压稳定且正弦；其特征在于：

所述功率变换器输出电压的频率给定值，通过所述负载的有功功率信息和功率变换器直流母线电压的误差得到；所述功率变换器输出电压的幅值给定值，通过三相变频交流输出电压的基波分量幅值的误差和谐波分量幅值的误差得到。

2.根据权利要求1所述的具有电压谐波抑制功能的变频交流发电系统控制方法，其特征在于，所述功率变换器输出电压的频率给定值和幅值给定值通过如下步骤获得：

步骤1，根据功率绕组侧交流电压、电流传感器的测量值，按下式算得负载的瞬时有功功率：

P_p=u_pAi_lA+u_pBi_lB+u_pCi_lC

其中，P_p为负载的瞬时有功功率，u_pA，u_pB，u_pC分别为三相变频交流输出电压的瞬时值，i_lA，i_lB，i_lC分别为三相负载电流的瞬时值；

步骤2，根据控制绕组侧直流电压传感器的测量值和功率变换器直流母线电压给定值，按下式计算出功率变换器输出电压的频率给定值：

fc*=fr-Kp1Pp-Kp2(ucdc*-ucdc)-Ki1∫(ucdc*-ucdc)dt]]>

其中，为功率变换器输出的电压频率给定值，f_r为转子机械转速，K_p1和K_p2分别为第一、第二比例系数，K_i1为第一积分系数，和u_cdc分别为功率变换器直流母线电压的给定值和控制绕组侧直流电压传感器的测量值；

步骤3，根据三相变频交流输出电压的瞬时值，按下式算得三相变频交流输出电压在的dq旋转坐标系下的d轴分量和q分量：

updupq=23cosθcos(θ-2π/3)cos(θ+2π/3)-sinθ-sin(θ-2π/3)-sin(θ+2π/3)upAupBupC]]>

其中，u_pd和u_pq分别为三相变频交流输出电压在的dq旋转坐标系下的d轴分量和q分量，θ为dq旋转坐标系的d轴与abc静止坐标系a轴的夹角，它的取值为θ=2πf_rt；

步骤4，对步骤3求得的u_pd和u_pq进行低通滤波，得到它们的直流分量，再按下式得到它们的交流分量：

upd~=upd-upd-upq~-upq-upq-]]>

其中，和分别为u_d和u_q的交流分量，和分别为u_d和u_q的直流分量；

步骤5，根据步骤4求得的u_d和u_q的直流分量和交流分量，按下式算得三相变频交流输出电压在αβ静止坐标下的基波分量和谐波分量：

upα1upβ1=cosθsinθ-sinθcosθupd-upq-]]>

upαhupβh=cosθsinθ-sinθcosθupd~upq~]]>

其中，u_pα1和u_pβ1分别表示三相变频交流输出电压在αβ静止坐标下的α轴基波分量和β轴基波分量，u_pαh和u_pβh分别表示三相变频交流输出电压在αβ静止坐标下的α轴谐波分量和β轴谐波分量；

步骤6，根据定子双绕组异步电机的控制侧绕组和功率侧绕组的匝数比，三相变频交流输出电压的幅值给定值、基波分量幅值的实际值、谐波分量幅值的实际值，按下式计算出功率变换器输出电压的幅值给定值：

Vc*=NVpm*+Kp3(Vpm*-Vpm1)+Ki2∫(Vpm*-Vpm1)dt]]>

+Kp4[0-Vpmh]+Ki3∫(0-Vpmh)dt]]>

其中，为功率变换器输出电压的幅值给定值，N为定子双绕组异步电机中控制绕组与功率绕组的匝数比，K_p3和K_p4分别为第三、第四比例系数，K_i2和K_i3分别为第二、第三积分系数，为三相变频交流输出电压的幅值给定值，V_pm1和V_pmh分别为三相变频交流输出电压的基波分量幅值的实际值和谐波分量幅值的实际值，根据步骤5算出，即Vpm1=upα12+upβ12,]]>Vpmh=upαh2+upβh2.]]>