[发明专利]一种双馈异步电机的低频电流振荡抑制方法

摘要

本发明公开了一种双馈异步电机的低频电流振荡抑制方法。该方法针对双馈型风电机组在并网电压中含有低频振荡成分时定子电流的低频振荡问题，提出了一种基于改进直接功率控制和谐振补偿的定子电流低频振荡抑制策略，有效消除了此类电网故障工况下双馈机组的低频电磁振荡，且能够获得较为理想的定子并网电流和输出功率波形，从而提高双馈机组的不脱网运行能力。本发明所述控制方法无需进行电压或电流的相序分离以及辅助参考电流指令计算，结构简单，便于工程实现。

主权项

一种双馈异步电机的低频电流振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用一组(三个)电压霍尔传感器采集双馈异步电机的定子三相电压U_sabc，利用一组(三个)电流霍尔传感器采集双馈异步电机的定子三相电流I_sabc，利用一个光电编码器采集双馈异步电机的转子角频率ω_r；(2)将步骤(1)采集到的定子三相电压U_sabc、定子三相电流I_sabc进行静止坐标变换，得到静止坐标系下包含低频谐波成分在内的定子两相电压U_sαβ、定子两相电流I_sαβ；(3)将步骤(1)采集到的定子三相电压U_sabc送入传统的数字锁相环PLL，得到定子电压位置角θ₁、定子电压角频率ω₁和定子电压幅值U_s；将步骤1采集到的转子角频率ω_r进行积分运算，得到双馈异步电机的转子位置角θ_r；(4)利用步骤(3)得到的定子电压位置角θ₁对步骤(2)得到的定子两相电流I_sαβ进行旋转坐标变换，得到正转同步速旋转坐标系下的定子电流矢量I_sdq；(5)利用步骤(2)得到的定子两相电压U_sαβ、定子两相电流I_sαβ计算双馈异步电机的定子输入有功功率P_s、定子输入无功功率Q_s；(6)将双馈异步电机的定子有功功率指令定子无功功率指令分别与步骤(5)得到的定子输入有功功率P_s、定子输入无功功率Q_s作差，其差值分别送入比例积分控制器进行调节，得到转子电压调节矢量V_rdq；(7)利用步骤(3)～(6)得到的定子电压幅值U_s、定子输入有功功率P_s、定子输入无功功率Q_s和转子电压调节矢量V_rdq，计算转子电压基本矢量U_rdq；其计算方程为：$\left\{\begin{array}{c}{U}_{rd}=-V_{rd}+{\mathrm{\ω}}_s(\frac{L_r}{L_m}\frac{U_s}{{\mathrm{\ω}}_1}-\frac{2}{3}\frac{Q_s(L_{s\mathrm{\σ}}+L_{r\mathrm{\σ}})}{U_s})\\ U_{rq}=V_{rq}+\frac{2}{3}\frac{{\mathrm{\ω}}_s{P}_s(L_{s\mathrm{\σ}}+L_{r\mathrm{\σ}})}{U_s}\end{array}\right.;$式中：U_rd、U_rq分别为转子电压基本矢量U_rdq的d轴、q轴分量；L_sσ、L_rσ分别为定子绕组和转子绕组的漏感，L_r为转子绕组的自感，L_m为定子、转子绕组的互感；ω_s为双馈异步电机的转差角频率，且有ω_s＝ω₁‑ω_r；(8)定子补偿电流指令与定子电流矢量I_sdq的差值送入谐振补偿器，得到转子电压补偿矢量其中，谐振补偿器在s域下的传递函数为：$G_R\left(s\right)=\frac{2{\mathrm{\ω}}_{c}s}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{c}s+{({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_n)}^2}+\frac{2{\mathrm{\ω}}_{c}s}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{c}s+{({\mathrm{\ω}}_1+{\mathrm{\ω}}_n)}^2};$式中：ω_n为静止坐标系下定子电流中低频振荡成分的角频率，ω_c为谐振补偿器的带宽；(9)将步骤(7)得到的转子电压基本矢量U_rdq与步骤(8)得到的转子电压补偿矢量求和，并将和值进行旋转坐标逆变换，得到转差速坐标系下的转子电压调制矢量U_rαβ；(10)将步骤(9)得到的转子电压调制矢量U_rαβ进行空间矢量调制，即可获得转子侧变流器的开关信号，实现双馈异步电机的预期控制目标。