[发明专利]一种双馈感应发电机的无锁相环电流控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种双馈感应发电机的无锁相环电流控制方法及装置，所述方法包括：采集双馈感应发电机的参数并进行坐标变换，得到定子电压矢量U_sαβ和定子电流矢量I_sαβ；对定子电压矢量U_sαβ和定子电流矢量I_sαβ进行坐标变换，得到定子电压矢量U_sdq和定子电流矢量I_sdq；计算双馈感应发电机的定子电流矢量I_sdq的d、q轴指令；计算虚拟同步旋转坐标系下的转子电压指令U_rdq；对转子电压指令U_rdq进行坐标变换，得到两相静止α‑β坐标系下的转子电压指令U_rαβ，进而生成一组PWM信号对双馈感应发电机的转子变流器进行控制。本发明提供的技术方案简化了控制系统设计和实施流程，增强了控制系统对发电机参数变化的适应性。

技术领域

本发明涉及双馈感应风力发电机控制领域，具体涉及一种双馈感应发电机的无锁相环电流控制方法及装置。

背景技术

随着双馈风电机组在风电场的广泛装机与应用，双馈感应发电机作为整个机组发电部件的核心单元，其运行与控制技术得到了重点研究。目前，双馈感应发电机的控制方案主要有两种：矢量控制和直接功率控制。

矢量控制，一般实施于同步旋转坐标系中，以转子电流为被控对象构造相应的控制闭环，通过调节转子电流的励磁分量和转矩分量，从而间接实现对双馈感应发电机定子输出有功、无功电流的控制。其中，转子电流指令配置却表现出对发电机参数的强依赖性，但在实际运行中，双馈感应发电机参数处于非线性变化中，很难获取其准确参数，这将对双馈感应发电机输出有功、无功电流带来明显影响。

直接功率控制，最初根据有功、无功功率的误差采用滞环控制器和开关表查询方法产生转子电压指令，这种结构去除了电流控制环而使控制结构大为化简，但由于变换器开关频率不固定的弊病，导致电流谐波频带宽、滤波器设计难等负面效应。因此，Zhi.D W和Xu.L在标题为Direct power control of DFIG with constant switching frequencyand improved transient performance(IEEE Transactions on Energy Conversion,2007,22(1):110-118.)的文献中提出了一种恒开关频率的直接功率控制，该方法的核心是根据锁相环获得的定子磁链或定子电压相位角对测量到的电压、电流进行坐标变换，由有功、无功功率误差经过PI调节器可获得相应的励磁电压指令。在IEEE、IEC和我国的电能质量相关标准中，都对并网电流提出了相应的定量指标，但直接功率控制由于缺少对于电流的闭环调节，难于控制输出电流质量。

此外，矢量控制、直接功率控制，一般多采用锁相环提取电网电压相位角，并作为控制系统的参考基准。然而，目前有研究证明，锁相环将会导致变流器输出负阻抗，并且与电网正阻抗相互耦合作用产生振荡现象，严重时甚至会出现失稳现象。

因此，需要一种双馈感应发电机的无锁相环电流控制方法及装置，来简化了控制系统设计和实施流程，增强控制系统对发电机参数变化的适应性。

发明内容

本发明提供一种双馈感应发电机的无锁相环电流控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：采集双馈感应发电机的参数，对所述参数进行坐标变换，得到静止α-β坐标系下的定子电压矢量U_sαβ和定子电流矢量I_sαβ；

步骤2：根据虚拟相位角θ₀对定子电压矢量U_sαβ和定子电流矢量I_sαβ进行坐标变换，得到虚拟同步旋转坐标系下的定子电压矢量U_sdq和定子电流矢量I_sdq；

步骤3：计算双馈感应发电机的定子电流矢量I_sdq的d、q轴指令；