[发明专利]一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置及方法

说明书

本发明提供了一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置及方法，属于无刷双馈电机控制技术领域，装置包括MSC控制系统和功率绕组谐波电流控制系统；MSC控制系统用于稳定无刷双馈电机直流发电系统的直流母线电压；且采用控制绕组谐波电流参考值补偿的方式控制功率绕组的谐波电流；功率绕组谐波电流控制系统连接在无刷双馈电机的功率绕组侧，用于提供控制绕组谐波电流参考值；所述无刷双馈电机直流发电系统的功率绕组与三相不控整流桥相连；控制绕组谐波电流参考值包括控制绕组‑5次谐波电流参考值和控制绕组7次谐波电流参考值。本发明使得无刷双馈电机的转矩脉动减小，从而提高设备寿命。

技术领域

本发明属于无刷双馈电机控制技术领域，更具体地，涉及一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置及方法。

背景技术

无刷双馈电机是一种新型交流感应电机，包含两套极对数不同的定子绕组和一个用以耦合定子侧不同极对数旋转磁场的特殊设计转子。这两套定子绕组根据传递能量大小分别称为功率绕组(power winding，以下简称PW)和控制绕组(control winding，以下简称CW)。与传统的有刷双馈感应发电机相比，无刷双馈电机取消了电刷和滑环，并且凭借其高可靠性等特点在船舶轴带发电、风力发电、水力发电等领域具有显著的应用优势。

相较于传统交流电网，直流电网具有无无功潮流、损耗低、并联过程简单等优势。目前风能、太阳能等分布式可再生能源发电并入直流微电网已经在国内外有很多成功的范例并已经成为研究的热点。但是无刷双馈电机直流发电系统PW与三相不控整流桥相连，因此，PW中将产生显著的-5次和7次谐波，PW存在的谐波一般情况下会引起一定程度的转矩脉动，使电磁转矩中含有六次和十二次谐波，长期运行会导致电机寿命下降，因此必须对转矩脉动加以抑制。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置及方法，旨在解决现有的由于功率绕组所接三相不控整流桥所引起的电机振动和噪声较大，大大缩减电机转轴寿命的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置，包括：MSC控制系统和功率绕组谐波电流控制系统；

MSC控制系统连接在无刷双馈电机的控制绕组侧，用于稳定无刷双馈电机直流发电系统的直流母线电压；且采用控制绕组谐波电流参考值补偿的方式控制功率绕组的谐波电流；

功率绕组谐波电流控制系统连接在无刷双馈电机的功率绕组侧，用于提供控制绕组谐波电流参考值；

其中，所述无刷双馈电机直流发电系统的功率绕组与三相不控整流桥相连；控制绕组谐波电流参考值包括控制绕组-5次谐波电流参考值和控制绕组7次谐波电流参考值。

优选地，功率绕组谐波电流控制系统包括：PW电流分离模块、PW电压分离模块、PW谐波电流参考值计算模块、CW谐波电流参考值计算模块；

PW电压分离模块用于对功率绕组静止abc坐标系三相电压u_pa、u_pb、u_pc顺次进行坐标变换、加法运算、广义积分、正序运算或负序运算和坐标变换，获取功率绕组侧的正序基频旋转坐标系、-5次旋转dq坐标和7次旋转dq坐标下的实际电压分量和

PW电流提取模块用于对功率绕组静止abc坐标系三相电流i_pa、i_pb、i_pc顺次进行坐标变换、加法运算、广义积分、正序运算或负序运算和坐标变换，获取功率绕组侧的正序基频旋转坐标系、-5次旋转dq坐标和7次旋转dq坐标下的实际电流分量和

PW谐波电流参考值计算模块连接PW电流分离模块和PW电压分离模块，用于根据和计算补偿转矩六次和十二次谐波的PW谐波电流参考值