[发明专利]电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法

摘要

本发明公开了一种电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法，将两相同步旋转坐标系下的转子电压公式进行离散得到转子电压预测模型，在模型中为了使转子磁链跟随其给定值，实现无差拍控制，需要将下一时刻转子的磁链的值替换为转子磁链同一时刻的给定值，转子磁链的给定值跟随其定子磁链的实际值，将预测到的两相同步旋转坐标系下的转子电压，经过坐标反转换，得到两相转子转速旋转坐标系下的转子电压，最后经过PWM调制。本发明不但能够控制转子故障电流在1.5‑1.6倍额定电流以内，而且故障期间电磁转矩脉动较小，减小对发电机组的冲击，可有效提高双馈风力发电机在电网电压故障下不脱网运行能力。

主权项

电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法，其特征在于：电网电压稳态运行时，双馈风力发电机转子侧变换器进行基于定子磁场定向的矢量控制，电网电压发生跌落故障时，双馈风力发电机进行转子磁链无差拍控制方法，该转子磁链无差拍控制方法的具体步骤为：(1)、电网发生故障时，提高控制系统控制频率为正常运行时的2倍；(2)、将检测到的定子三相电压usabc和定子三相电流isabc经过坐标转换得到两相静止坐标系下定子两相电压usαβ和定子两相电流isαβ；(3)、计算出定子磁链空间位置角θ1，将检测到的转子三相电流irabc经过坐标转换得到以转子转速ωr旋转的两相坐标系的转子两相电流irαβ；(4)、将测得的转子转速ωr进行积分计算得到θr；(5)、基于定子磁场定向的两相同步旋转坐标系计算定子磁链与转子α轴夹角θ1‑θr，然后对定子两相电流isαβ和转子两相电流irαβ进行坐标转换得到定转子电流的d、q轴分量；(6)、将两相同步旋转坐标系下的定子电流isd、isq，转子电流ird、irq，定子自感Ls，转子自感Lr和定转子间互感Lm进行定子磁链和转子磁链计算得到定子磁链d、q轴分量Ψsd、Ψsq和转子磁链d、q轴分量Ψrd、Ψrq；(7)、转子磁链的给定值进行计算，即：Ψr*＝MΨs，其中Isr为定子电流额定值，Ψsr为定子磁链实际值，上标r表示以转子转速ωr旋转的两相坐标系，下标s表示定子侧的变量，故障期间M随Ψsr变换自适应改变，实现对转子磁链的实时最优控制，将得到的以转子转速ωr旋转的两相坐标系的转子磁链给定值，经过坐标转换，得到两相同步旋转坐标系下的转子磁链给定值；(8)、双馈风力发电机转子电压在两相同步旋转坐标系下的公式为：urd＝Rrird+dΨrd/dt‑Ψrq(ωe‑ωr)，urq＝Rrirq+dΨrq/dt+Ψrd(ωe‑ωr)，式中：urd和urq分别表示转子电压d轴和q轴分量，Rr为转子电阻，ωe为电网电压角频率；(9)、假定采样周期为Ts，将双馈风力发电机转子电压公式离散可得Ψrd(k+1)‑Ψrd(k)＝Ts[urd‑Rrird+Ψrq(ωe‑ωr)]，Ψrq(k+1)‑Ψrq(k)＝Ts[urq‑Rrirq‑Ψrd(ωe‑ωr)]，转子磁链预测无差拍控制目标使转子磁链在k+1时刻达到给定值，即式中，Ψrd(k+1)、Ψrq(k+1)分别为转子磁链d、q轴在k+1时刻的给定值Ψrd*(k+1)、Ψrq*(k+1)；(10)由步骤(9)中双馈风力发电机转子电压离散公式经过变形可得：urd(k)=Rrird(k)-Ψrq(k)[ωe-ωr(k)]+1Ts[Ψrd*(k+1)-Ψrd(k)]]]> 从公式中得到urd(k)、urq(k)，将urd(k)、urq(k)经过坐标反变换得到以转子转速ωr旋转的两相坐标系坐标系下的转子电压，然后进行PWM调制。