[发明专利]一种DFIG-DC系统的定子电流正弦化控制方法

说明书

本发明公开了一种DFIG‑DC系统的定子电流正弦化控制方法，使得定子电流正弦化，降低定转子谐波电流，同时降低转矩和功率脉动；本发明不用电压传感器，直接采用定子电流表示定子电压，然后通过双馈电机模型得到需要的转子谐波电压，转子侧加入合适的谐波电压后实现定子电流的正弦化，这种控制方法能够降低定转子谐波电流损耗，提升系统运行效率和运行性能，是一种非常适合这种拓扑的优化控制方法。

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，具体涉及一种DFIG-DC系统的定子电流正弦化控制方法。

背景技术

在最近的十几年，基于新能源发电设备组建的直流微网得到越来越多的研究和应用。直流微网具有稳定性高、并网简单、没有无功损耗和节省导线成本等优点，而且对于光伏、风力发电等新能源发电单元大部分都具有直流端口，负载也大多为直流负载，所以对于这些新能源发电设备采用直流微网更加经济实惠可靠。

在新能源发电中，基于双馈电机的风力发电占有很高的比例，所以在研究新能源直流并网中，研究双馈电机直流并网具有很重要的意义。目前大部分的双馈电机直流并网都还是采用基于VSC(电压源变换器)-HVDC(高压直流输电)的直流并网拓扑，这种拓扑结构的好处是双馈电机的控制策略可以直接移植交流并网中的，缺点是转换级数过多，导致效率偏低，而且需要很多变压器，成本增高。在文献《基于双馈式风力发电系统的直流并网拓扑与控制策略研究》中学者易曦露提出了一种基于SSC(定子侧变流器)-RSC(转子侧变流器)结构的双馈电机直流结构，这种结构直接将传统的双馈电机中的转子侧背靠背的变流器中的母线通过DC/DC变换器接到直流电网上，这种拓扑的优点是降低了成本，而且拓宽了双馈电机的转速运行范围。但是还是需要两个变流器，而且在转差率控制不是最优的情况下，两个变流器的容量大于转差率倍功率的容量，成本还是较高。在这个基础上，西班牙的学者G.D.Marques等人提出了一种基于单变流器的双馈电机直流并网结构，这种结构在双变流器的基础上，将定子变流器变成不控整流桥，进一步降低拓扑结构的成本，而且只需要控制一台变流器，进一步提高控制的可靠性；但是，由于定子侧的不控整流桥，导致定转子电流畸变，导致功率和转矩具有很大的脉动。

发明内容

针对DFIG(Double-FedInductionGenerator，双馈异步风力发电机)-DC拓扑结构，由于定子侧是不控整流桥，极易导致定子电流畸变，故本发明提供了一种DFIG-DC系统的定子电流正弦化控制方法，能够降低定转子谐波电流，降低转矩和功率脉动，提升系统运行效率，提升系统的运行性能，且其采用前馈控制策略，避免采用谐振控制器或者重复控制器，实现定子电流正弦又可以降低算法复杂度，具有很好的应用前景。

一种DFIG-DC系统的定子电流正弦化控制方法，包括如下步骤：

(1)采集DFIG的三相定子电流I_sabc和三相转子电流I_rabc，同时利用码盘检测出DFIG的转速ω_r和转子位置角θ_r；

(2)利用定子磁链锁相环估算出当前时刻的定子磁链角θ_s，使定子磁链角θ_s减去转子位置角θ_r得到转差角θ_slip，进而利用转差角θ_slip对三相转子电流I_rabc进行坐标变换，得到同步旋转坐标系下转子电流的d轴分量I_rd和q轴分量I_rq；

(3)将定子频率参考值ω_ref设定为定子的额定频率，进而使定子频率误差通过PI控制得到转子电流d轴参考值I_rdref；