[发明专利]一种低成本的电力发电系统控制方法

说明书

本发明公开了一种低成本的电力发电系统控制方法，该控制方法在Park反变换中注入了高频信号，从而能获得含有转子位置信号信息的q轴高频电流响应值，再进行信号处理后，即可实现无需位置传感器便可简单易行地获得发电机转子位置信号估计值，从而降低了成本和减小了体积；在电压调节中采用了模糊PI调节器来代替传统的电压PI调节器，增加了发电机的自适应能力和抗扰动能力，能使发出的电压更稳定；在电流调节中采用了预测控制器来代替传统的电流PI控制器，解决了传统电流PI控制器的滞后特性，提高了发电系统的带宽和动态性能；最后采用了SVM结合四桥臂变换器的控制方法来提高系统的可靠性，使发电系统能在发电机出现故障情况下仍能稳定正常发电。

技术领域

本发明涉及电力发电系统控制技术的领域，尤其是涉及一种低成本的电力发电系统控制方法。

背景技术

随着电力电子技术、电力传动技术的日益发展，电力发电系统现已得到了广泛的应用。但近几年，随着新能源以及科技的不断发展，很多电力发电场合对发电机电力发电系统的成本、动态性能以及可靠性上提出了较高的要求。

目前发电机发电控制方法仍存在一些不足或待改进之处：目前的发电机都需要位置传感器，位置传感器将增加系统的成本和体积，而且在一些恶劣的环境下是不方便使用位置传感器的；此外，在发电过程中传统的电压PI调节器其自适应能力和抗扰动能力还比较差，发出的电压还不够稳定；同时，其采用的电流PI控制器，存在固有的滞后特性，从而会影响系统的动态性能和限制系统带宽的增加，响应速度受限；其发电系统控制的可靠性差，当遇到发电机出现绕组断路或短路故障后无法进行稳定正常发电，严重影响了发电机的发电性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种低成本的电力发电系统控制方法，使其无需位置传感器，能降低系统成本和减小体积，能适用于恶劣的环境中，此外，能够在发电过程中稳定地进行电压调节，具有较好的自适应能力和抗扰动能力，同时能使发电系统具有很好地动态性能，减少滞后影响，且能使发电系统具有较高的可靠性，即使在发电机出现故障情况下仍能稳定正常发电，从而使之适用于对系统成本、动态性能以及可靠性要求较高的发电场合。

为了实现上述目的，本发明提供了一种低成本的电力发电系统控制方法，该方法包括如下步骤：

(1)在Park反变换中注入高频信号U_mcos(ω_ht)，其中下标h代表高频分量，U_m为注入高频信号的幅值，ω_h为注入高频信号的角频率，t为时间，启动原动机带动发电机运转进入发电状态，通过霍尔传感器采集发电机的三相电流i_a、i_b、i_c，然后将其通过Clark变换和Park变换得到d-q坐标系下发电机的实际高频电流响应值i_dh、i_qh；

(2)分别对得到的高频电流响应值i_dh、i_qh通过低通滤波器LPF滤波后，得到d-q坐标系下发电机的实际电流值i_d、i_q，对q轴高频电流响应值i_qh进行信号处理，得到发电机的转子位置信号估计值其中q轴高频电流响应值i_qh可表示为：

式中，L_d、L_q分别为发电机的d轴和q轴电感值，Δθ为位置信号估计误差值，θ为位置信号实际值，当Δθ＝0时，即可得到这样就可以通过i_qh进行信号处理，得到较准确的发电机转子位置信号估计值供Park反变换和Park变换使用；