[发明专利]一种基于恒压控制的双馈风力发电机互感参数辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于恒压控制的双馈风力发电机互感参数辨识方法，该方法为：根据双馈风力发电机的数学模型(转子采用电动机惯例，定子采用发电机惯例)，在双馈风力发电机空载并网控制过程中分别对电网电压和定子电压定向，采用双馈电机恒压控制方法调节电压误差信号辨识出准确的互感参数；辨识过程使用一个PI控制器调节电压误差信号对q轴励磁电流参考信号进行控制。在实现恒压控制的同时，利用比较信号c、控制输出信号η和互感初始值L_m‑o之间的数学关系辨识出准确互感值。在辨识出互感参数后可以去掉PI控制，降低系统控制复杂度。

技术领域

本发明涉及一种基于恒压控制的双馈风力发电机互感参数辨识方法。

背景技术

对于柔性并网控制以及并网后的功率解耦控制，基于矢量定向的控制方法需要电机互感参数来获得准确的内环电流信号参考值，或者增加一个补偿控制环节使定子电压跟踪上电网电压。对于参数不确定的DFIG柔性并网控制, 使用传统的电压补偿控制虽然可以实现恒压控制，但因缺少互感参数或者不准确的互感参数使得功率解耦控制切换出现大幅度的抖动，影响控制的稳定性。为解决DFIG参数不确定问题，不同参数辨识方法被相继提出。基于双馈电机描述方程计算参数的方法不需要控制辨识，但需要实现功率控制。基于系统等价模型的最小二乘目标函数估计法一般需要短路定子三相绕组或者跌落定子电压，算法复杂且操作具有一定危险性。基于滑膜观测器的参数辨识方法需要先估计磁链才能辨识参数。采用粒子群优化算法进行辨识也需要定子三相短路条件。此外还有通过求解一矩阵积分方程获得精确解，方法计算繁琐。因此，一个算法(控制)简单的不需要额外辨识条件与过程的双馈风力发电机互感参数辨识方法更为符合实际应用场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种基于恒压控制的双馈风力发电机互感参数辨识方法，无需建立定子短路电流、跌落定子电压等苛刻条件，无需单独建立辨识过程，仅对传统恒压控制结构进行改造便获得准确的互感参数，并且在相位不同步情况下也能实现恒压控制。

本发明采取的技术方案为：一种基于恒压控制的双馈风力发电机互感参数辨识方法，该方法为：根据双馈风力发电机的数学模型，在双馈风力发电机空载并网控制过程中分别对电网电压和定子电压定向，采用双馈电机恒压控制方法调节电压误差信号辨识出准确的互感参数。

双馈风力发电机的数学模型包括转子采用电动机惯例和定子采用发电机惯例，具体模型如下：

式中，v_ds，v_qs，i_ds，i_qs分别为定子电压和电流的dq轴分量；v_dr，v_qr，i_dr， i_qr分别为转子电压和电流的dq轴分量；λ_ds，λ_qs，λ_ds，λ_qs分别为定子和转子磁链的dq轴分量；R_s，R_r分别为定子和转子的电阻；L_ss，L_rr分别为定子和转子的自感；L_m为互感；ω_s，ω_r分别为同步角速度和转子角速度。

采用双馈电机恒压控制方法调节电压误差信号辨识出准确的互感参数为：当对电网电压和定子电压分别定向，定子电压与电网电压满足：

式中，U_g为电网电压幅值(d轴定向)，U_s为定子电压幅值(d轴定向)，L_m-o为互感初始值，L_m-r为互感真实值。根据式(5)定义比较信号c为：