[发明专利]一种无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法

权利要求书

1.一种无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法，其特征在于该最大风能跟踪控制方法具体步骤如下：

步骤一：由风力机的最佳功率曲线以及无刷双馈发电机的机械角速度ω_m，获得风力机输出的最大机械功率P_max；

步骤二：由无刷双馈发电机功率侧绕组定子铜耗、铁耗以及机械损耗，计算无刷双馈发电机的损耗功率ΔP；

步骤三：由无刷双馈发电机发出的有功功率与损耗功率ΔP以及风力机输出的最大机械功率P_max之间的关系，计算无刷双馈发电机参考有功功率P_p^*；

步骤四：将无刷双馈发电机参考有功功率P_p^*输入到控制系统，实现最大风能跟踪控制；

其中，

式中k_opt为风力机最佳功率曲线系数；

步骤二中无刷双馈发电机的损耗功率ΔP的计算方法为：

式中P_cu1为无刷双馈发电机功率侧绕组定子铜耗，P_fe为无刷双馈发电机铁耗，P_ms为无刷双馈发电机机械损耗；s_p和s_c分别为功率侧和控制侧的转差率；

步骤三中无刷双馈发电机参考有功功率P_p^*的计算方法为：

式中P_cu2为无刷双馈发电机转子铜耗；

步骤四中所述的控制系统为无刷双馈风力发电系统；

步骤二中无刷双馈发电机铁耗P_fe的计算方法为：

P_fe＝α₁k_sh+α₂k_se+α₃k_rh1+α₄k_rh2+α₅k_re1+α₆k_re2

式中k_sh为定子的磁滞损耗系数，k_se为定子的涡流损耗系数，k_rh1、k_rh2为修正的转子磁滞损耗系数，k_re1、k_re2为修正的转子涡流损耗系数，

且

式中，α、β是Steinmetz常数；ψ_ps是功率侧绕组磁链的幅值，ψ_cs是控制侧绕组磁链的幅值，ψ_eq为功率侧绕组和控制侧绕组磁链合成的等效磁链；r为无刷双馈发电机气隙的平均半径，y_s为定子磁轭深度；p_p和p_c分别为功率侧、控制侧绕组的极对数；ω_p、ω_c分别为功率侧、控制侧定子电角频率，ω_r为转子电角频率。

2.根据权利要求1所述的无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法，其特征在于无刷双馈发电机铁耗P_fe系数的计算步骤为：

步骤a：在无刷双馈发电机工作范围内选择某一转速，在该转速下分别测量并计算输入功率、输出功率、功率侧绕组定子铜耗、转子铜耗、机械损耗；测量该转速下功率侧绕组磁链、控制侧绕组磁链；

步骤b：基于步骤a得到的参数，计算该转速下无刷双馈发电机的铁耗P_fe1以及α₁、α₂、α₃、α₄、α₅和α₆的大小，得到向量A₁＝[α₁α₂α₃α₄α₅α₆]；

步骤c：再选择5个不同的转速，重复步骤a、步骤b，得到向量A₂、A₃、A₄、A₅、A₆以及铁耗P_fe2、P_fe3、P_fe4、P_fe5、P_fe6；

步骤d：基于步骤a-c得到的向量及铁耗，构造方程组：

步骤e：使用Gauss-Seidel迭代法解步骤d中得到的方程组，得到无刷双馈发电机铁耗P_fe的系数。