[发明专利]永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，包括：A：计算每个采样周期内发电机在两相静止坐标系下发电机的实际电压；B：计算当前采样周期的相位增量；C：对相位增量进行相位倍频，得到新的相位波形；D：在新的相位波形中，根据0至1周期内外部脉冲计数器的数值计算当前采样周期内发电机的频率估算值；E：由PID控制器计算发电机的实际频率，再根据实际频率计算当前采样周期内的实际转速和实际相位。采用该方法能够更快更准确地得到变流器的转速和相位，进而为变流器的精准控制提供支撑。

技术领域

本发明属于永磁同步风力发电机三相变流器的控制技术领域，具体涉及一种永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，该方法特定针对无转速传感器工况下转速和相位的确定。

背景技术

风力发电机是将风能转化为电能的装置，主要由叶片，发电机，机械部件和电气部件组成。风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转，来促使发电机发电。因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，因而风力发电正在世界上形成一股热潮。

目前国家针对风电变流器的性能指标及发电质量有严格的要求，特别是转速和相位的实时性和准确性对变流器的控制及性能极其重要。在永磁同步风力发电机系统中，当发电机转速较低时，在没有转速传感器的情况下，发电机的转速只能通过反电动势计算，但这将导致计算出的发电机转速有一定的时间延迟，实时性不够。而发电机的相位只能通过相位差计算，但计算结果波动会较大。若要减少波动，则需要进行滤波，但滤波又同样会影响实时性。因此，有必要研发新技术对现有技术中存在的技术问题进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，采用该方法能够更快更准确地得到变流器的转速和相位，进而为变流器的精准控制提供支撑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种永磁同步发电机变流器无传感倍频转速和相位的确定方法，其特征在于：该方法基于无转速传感器条件下实现转速和相位的确定，其包括如下步骤：

步骤A：设定采样周期，先根据采样周期间隔采集发电机的三相电压和三相电流，再通过零漂自适应计算校准后的三相电压和三相电流，然后根据校准后的三相电压和三相电流计算每个采样周期内发电机在两相静止坐标系下的实际电压；

步骤B：根据步骤A的结果分别获取每个采样周期内发电机的相位角标幺化估算值，根据发电机的相位角标幺化估算值计算当前采样周期的相位增量；

步骤C：对步骤B的结果进行相位倍频，使相位增量累加至1时归零，得到新的相位波形；

步骤D：在新的相位波形中，预设虚拟脉冲计数器记录0至1周期内外部脉冲计数器的数值，并根据记录的数值计算当前采样周期内发电机的频率估算值；

步骤E：对发电机在两相静止坐标系下的实际电压进行积分，将积分值转换到两相旋转坐标系下并计算D轴相对于D轴和Q轴模量和的变化量，然后由PID控制器根据频率估算值和变化量计算发电机的实际频率，并根据实际频率计算当前采样周期内的实际转速和实际相位。

步骤A中，实际电压的计算方法为：先将每次采集的三相电压和三相电流进行零漂自适应计算，得出校准后的三相电压和三相电流，再将校准后的三相电压和三相电流转换为两相静止坐标系下的瞬时电压向量和瞬时电流向量，然后根据瞬时电压向量和瞬时电流向量计算发电机在两相静止坐标系下的实际电压。

步骤A中，设定采集的三相电压分别为三相电流分别为则经过零漂自适应后得到校准后的三相电压和三相电流分别为：