[发明专利]一种双馈交流励磁发电机定子磁链测量方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电变流器控制领域，具体为一种双馈交流励磁发电机定子磁链测量方法。

背景技术

磁链观测一般采用的模型有三种形式：u-i模型、i-w模型、u-w模型。u-i模型法是用定子电压与定子电流来确定定子磁链的方法，此方法计算时包含有电机参数定子电阻R_s,在转速很低时，电阻上的压降就不能忽视，使电压测量误差偏大，磁链观测不准确；此外，i-w模型也受转子电阻、漏电感、主电感等电机参数的影响，尤其是转子时间常数，它们也随转速的变化而变化，高速时此模型观测不如电压模型准确；u-w模型，早期是用积分的方式实现，电压、电流信号中微小的直流偏差仍会产生较大的累计误差而导致积分结果偏移甚至饱和，而影响观测精度，现一般通过直角坐标系与极坐标的变换，将磁链的幅和相位信息进行分离，这种方法在一定程度上避免了积分器的饱和，但却由于惯性环节的引入而增加了延时，同时导致系统变得复杂。一般的定子磁链观测器依赖于电机参数，受电机参数影响比较大，而影响观测精度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种双馈交流励磁发电机定子磁链测量方法的技术方案。

所述的一种双馈交流励磁发电机定子磁链测量方法，其特征在于利用三相软件锁相环，通过锁相得到定子电压矢量相角θ_u和定子电压矢量幅值u₁，从而得到定子磁链相角

θ_s=θ_u+90°，定子磁链幅值ψ₁= u₁/ω₁，其中ω₁=100π。

所述的一种双馈交流励磁发电机定子磁链测量方法，其特征在于所述的三相软件锁相环由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器组成，三相软件锁相环首先通过坐标变换将三相电网电压转换到dq坐标系下，采用电网电压定向矢量控制，将同步旋转dq坐标系d轴定向于电网电压矢量u_s的方向上，为使d轴分量u_sd与电压矢量完全同相，设定q轴电压参考值u_{sq_ref}=0,将q轴电压偏差值u_{sq_err}作为鉴相器输出的角度偏差，经过环路滤波器输出得到频率，再经过压控振荡器得到角度值，实现相位频率锁定，当d轴与u_s 完全同相时，u_sq =0，u_sd  = u_s。

本发明锁相环内部采用了闭环结构，可以有效抑制电网轻微扰动对相位观测带来的干扰，这种方法也适合用于电网质量稍差的情况，准确而又快速地获得定子磁链的相角和幅值，对风电变流器的设计具有非常重要的意义。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2矢量相位差示意图；

图3三相软件锁相环的结构图；

图4三相软件锁相环的非线性数学模型；

图5三相软件锁相环的线性数学模型。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步说明：

双馈风力发电系统中交流励磁发电机的定子绕组直接接在电网侧，因电网容量无穷大，电网电压矢量角观测较为简易且不受参数的影响，在分析电网电压与定子磁链之间关系的基础上，提出了一种双馈交流励磁发电机定子磁链测量方法。

如图1所示，一种双馈交流励磁发电机定子磁链测量方法，利用三相软件锁相环（SPLL）的方法，通过锁相得到定子电压矢量相角θ_u和定子电压矢量幅值u₁，从而得到定子磁链相角θ_s=θ_u+90°，定子磁链幅值ψ₁= u₁/ω₁，ω₁=100π（电网额定频率）。