[发明专利]一种双馈风力发电机的变流器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及双馈风力发电机，具体涉及一种双馈风力发电机的变流器控制方法。

背景技术

目前，随着世界的科技和经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，人类对于能源的需求和消耗正在不断增加。传统的发电方式是利用那些不可再生的能源如石油、煤炭和天然气等进行高浪费的消耗而产生电能，这些不可再生资源很有可能在近百年内枯竭，也会对大气造成污染，不利于社会可持续发展。由此世界各国对洁净可再生资源的渴望与日俱增，对其开发也是迫在眉睫。而风能作为一种取之不尽，用之不竭的洁净能源，受到了世界各国的青睐。随着一代又一代人的努力，风力发电技术不断提高，在近年来已经得到了很长足的进步。计算机控制技术的发展，为风力发电技术带来很大的飞跃。风力发电已经从最初恒速恒频发展到了如今的变速恒频，成本价格也大幅下降，已经可以用于大规模的商业化开发，对风力发电的研究发展有着独特的意义。

双馈风力发电系统是一种适合于变速恒频的发电系统。双馈发电机转子具有三相励磁绕组结构，对转子施加可变的三相交流电进行励磁，调节励磁电压的幅值、频率和相位，使定子侧输出恒频恒压，能够大大提高电力系统的调节能力及其稳定性。由此，双馈风力发电系统成为目前风力发电的趋势和研究方向，研究双馈风力发电机变流器的控制，对研究对风力发电有着极其重要的意义。如图1所示，双馈风力发电机的变流器一般使用交直交这种形式，两边各有一个变流器，和电网连接的一般称为网侧变流器，和转子连接的一般称为转子侧变流器，中间使用直流环节将两边连接起来。电网的三相交流电经过网侧变流器的整流作用，在中间环节建立起来直流电压，此时转子侧变流器处于逆变状态，将中间直流电压逆变为三相变流电压，输出给转子绕组进行励磁。

目前，交流励磁发电机的运行控制策略主要有交流电机变频调速的矢量控制策略、交流励磁发电机的直接转矩控制策略、交流电机的多标量模型的励磁控制策略等，但是由于交流励磁发电机的定、转子的电流分别是工频和转差率的交流量，是一个强耦合系统，简单地对交流电流进行闭环控制而不解耦，效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种双馈风力发电机的变流器控制方法，用以解决现有方法无法实现对交流励磁发电机进行有功功率和无功功率的快速、解耦控制，且控制方式较复杂的问题。

实现上述目的，本发明的方案是：一种双馈风力发电机的变流器控制方法，所述变流器为双馈变流器，所述双馈变流器包括与发电机转子连接的转子侧变流器和与电网连接的网侧变流器，其特征在于，网侧变流器通过电网电压定向矢量控制，转子侧变流器通过定子磁场定向矢量控制，具体包括如下步骤：

(1)建立按定子磁链定向的两相同步旋转M-T坐标系，即：将旋转d-q坐标系中的d轴沿着定子总磁链Ψ₁的方向，作为所述M-T坐标系的M轴；q轴逆时针转90度，即垂直于定子总磁链矢量Ψ₁，作为所述M-T坐标系的T轴；

(2)根据现有的交流励磁双馈发电机在旋转d-q坐标系下的双馈电机的数学模型和步骤(1)中的M-T坐标系，得到M-T坐标系下的交流励磁双馈发电机的数学模型；