[发明专利]基于PWM的直驱式风机的简化方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于PWM的直驱式风机的简化方法及系统，所述简化方法包括：识别直驱式风机系统的原始模型中的组成部件；以机侧受控电压源和机侧受控电流源替换模拟原始模型中的机侧变流器、以网侧受控电压源和网侧受控电流源替换模拟原始模型中的网侧变流器、以及为原始模型中的直流母线增设直流卸荷保护电路，形成简化系统模型。本发明通过利用机侧受控源和网侧受控源模拟机侧变流器和网侧变流器，极大的简化了风机系统，提升了系统仿真验证效率，并且在系统模型中保留了直流母线，有效还原了风机系统在实际运行过程中的可能产生的过压、过流等瞬时状态，保障了系统模型的有效性，再有通过设置直流卸荷保护电路提高了系统模型的可靠性和稳定性。

主权项

1.一种基于PWM的直驱式风机系统的简化方法，其特征在于，包括：识别直驱式风机系统的原始模型中的组成部件；以机侧受控电压源和机侧受控电流源替换模拟所述原始模型中的机侧变流器、以网侧受控电压源和网侧受控电流源替换模拟所述原始模型中的网侧变流器、以及为所述原始模型中的直流母线增设直流卸荷保护电路，形成简化系统模型；所述简化系统模型中包括：风机模型、发电机模型、含所述直流卸荷保护电路的直流母线模型、机侧平波阻抗模型、网侧平波阻抗模型、无穷大电网、以及所述机侧受控源和网侧受控源；其中，所述风机模型与所述发电机模型相连、所述发电机模型通过机侧平波阻抗模型和机侧受控源与直流母线模型相连、所述直流母线模型通过所述网侧受控源和网侧平波阻抗模型与无穷大电网相连；所述简化系统模型中替换模拟机侧变流器的机侧受控电压源满足如下数学模型：其中，usa、usb、usc分别表示发电机机端的三相电压，Lsa、Lsb、Lsc分别表示三相电感，Rsa、Rsb、Rsc分别表示三相阻抗，isa、isb、isc分别表示三相电流，Ssa、Ssb、Ssc分别变流器三个桥臂的开断信号，Udc表示直流母线电压，C表示直流电容值，iload表示网侧变流器直流侧电流；所述简化系统模型中机侧受控电压源模拟机侧变流器交流侧电压，应满足如下数学模型：其中，vsa、υsb、vsc分别表示变流器交流侧电压；所述机侧受控电压源的控制信号满足如下数学模型，是基于零d轴电流控制的矢量控制方法，q轴电流参考值经PI调节器得到受控电压源的控制信号：Te＝1.5p[ψfisq+isdisq(Lsd‑Lsq)]＝1.5pψfisq其中，Te表示电磁转矩，isd、isq分别表示为发电机定子d、q轴电流，ψf表示为永磁铁磁链，Lsd、Lsq分别表示为发电机d、q轴励磁电感，p表示转子极对数；所述网侧受控电压源的控制信号满足如下数学模型：其中，usd、usq是网侧变流器交流侧电压dq轴分量，ω1是同步转速，R/L是网侧进线电阻/电感，id、iq是网侧电流dq轴分量，ed是电网电压矢量；所述简化系统模型具有以下设定：其中，υsa.ref、υsb.ref、υsc.ref分别表示机侧受控电压源；P′ac＝vsa.refisa+vsb.refisb+vsc.refisc；P′dc＝P′ac＝udci′dc；i′dc＝P′dc/udc其中，P′ac表示机侧变流器交流侧功率，P′dc表示直流侧功率，i′dc表示机侧变流器直流侧电流。