[发明专利]不平衡电网电压下双馈异步风力发电机转子侧逆变器控制方法

摘要

本发明所设计的双馈异步风力发电机转子侧逆变器控制方法通过将传统的PI调节器改为PIR调节器，并将PIR调节器中的设定频率ω_c设定为二倍同步旋转角速度ω_s，即可对扰动量中的二倍频的负序分量进行完全的抑制，因此可以避免不平衡电网电压引起的发电机电磁转矩的脉动，导致输向电网的功率发生振荡的情况。同时，该PIR调节器能够实现无静差的跟踪前向通道输入中频率为零的正序分量和二倍频的负序分量，因此能够避免不平衡电压加剧定子电流不平衡，引起定子绕组产生严重的不平衡发热。而且，本发明仅仅是通过调节器的替换即实现了对不平衡电网电压条件下发电机转子侧逆变器的控制，其改动简单，效果明显，并且不涉及复杂器件的设计，易于实现。

主权项

1、不平衡电网电压下双馈异步风力发电机转子侧逆变器控制方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)检测三相定子电压u_sa、u_sb、u_sc、三相定子电流i_sa、i_sb、i_sc、三相转子电流i_ra、i_rb、i_rc以及转子位置角θ_r；(2)将步骤(1)检测到的三相定子电压u_sa、u_sb、u_sc经过3/2变换得到两相静止坐标系下的电网电压u_α、u_β；检测到的三相定子电流i_sa、i_sb、i_sc经过3/2变换得到两相静止坐标系下的整流电流i_sα、i_sβ；检测到的三相转子电流i_ra、i_rb、i_rc经过3/2变换得到两相静止坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ；检测到的转子位置角θ_r经过微分得到转子旋转角速度ω_r；(3)根据步骤(2)计算得到的定子两相静止坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ与定子电流i_sα、i_sβ进行磁链计算，得到定子磁链ψ_s以及定子磁链位置角θ_s；将所得到的定子磁链位置角θ_s微分后得到同步旋转角速度ω_s；定子电压u_sα、u_sβ与定子电流i_sα、i_sβ以该定子磁链位置角θ_s为变换角进行Park变换，得到同步旋转坐标下的定子电压u_sd、u_sq与定子电流i_sd、i_sq；(4)将步骤(2)中计算得到的两相静止坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ，以步骤(3)中所计算得到的定子磁链位置角θ_s与步骤(1)中所检测到的转子位置角θ_r的差θ_s-θ_r为变换角进行Park变换，得到旋转坐标下的转子电流i_rd、i_rq；用步骤(2)中计算得到的转子旋转角速度ω_r，以及步骤(3)中计算得到的同步旋转角速度ω_s和定子磁链ψ_s，与所述旋转坐标系下的转子电流i_rd、i_rq共同输入耦合项计算模块，以计算交叉耦合项u_rdc、u_rqc；(5)所述步骤(3)计算得到的同步旋转坐标下的定子电压u_sd、u_sq和定子电流i_sd、i_sq，以及所述步骤(4)计算得到的同步旋转坐标下的转子电流i_rd、i_rq共同输入转矩功率计算模块；经过该转矩功率计算模块计算得到定子无功功率的实际值Q_s和电磁转矩的实际值T_e；(6)将人工设定的定子无功功率的给定值与根据步骤(5)计算得到的定子无功功率的实际值Q_s的差经过PIR调节器后，计算得到旋转坐标系下转子d轴电流的给定值i_rd^ref；将人工设定的电磁转矩的给定值与根据步骤(5)计算得到的电磁转矩的实际值T_e的差经过PIR调节器后，计算得到旋转坐标系下转子q轴电流的给定值i_rq^ref；(7)将将广义励磁电流i_ms依次与步骤(6)中计算得到的旋转坐标系下转子d轴电流的给定值i_rd^ref和步骤(4)所计算得到的旋转坐标下的d轴转子电流i_rd相减，然后经过PIR调节器计算得到旋转坐标系下转子d轴电压的参考值u_rd^ref；将步骤(6)中计算得到的旋转坐标系下转子q轴电流的给定值i_rd^ref减去步骤(4)所计算得到的旋转坐标下的q轴转子电流i_rq，然后经过PIR调节器计算得到旋转坐标系下转子q轴电压的参考值u_rq^ref；(8)步骤(7)计算得到的旋转坐标系下的转子电压参考值u_rd^ref、u_rd^ref分别加上步骤(4)中计算得到的各自的交叉耦合项u_rdc、u_rqc后，以步骤(3)中计算得到的定子磁链位置角θ_s与步骤(1)中检测到的转子位置角θ_r的差θ_s-θ_r为变换角进行反Park变换，得到转子两相静止坐标系下的转子电压u_rα、u_rβ；再对该两相静止坐标系下的转子电压u_rα、u_rβ进行2/3变换，得到转子三相静止坐标系下的转子电压u_ra、u_rb、u_rc；将其作为PWM变换器的输入，产生驱动信号驱动逆变器。