[发明专利]一种双馈感应发电机优化预测直接功率控制方法

摘要

本发明公开了一种双馈异步风力发电机转子侧变换器优化预测直接功率控制方法，该方法在每个控制周期施加两个有效电压矢量和一个零矢量，根据预测施加不同控制行为时有功、无功功率的变化情况以及定子磁链位置来选择电压矢量，获得开关表，并根据控制周期内功率偏差最小原则计算所选电压矢量的作用时间。当计算得到的电压矢量作用时间为负时重新选取电压矢量计算作用时间，保证所选电压矢量及作用时间的准确性和有效性，实现双馈风力发电系统有功、无功功率的独立、有效控制。采用本发明可减小低次电流谐波，同时在无需旋转坐标变换和空间矢量脉宽调制情况下实现了恒定的开关频率，具有快速动态响应和优良稳态性能。

主权项

1.一种双馈异步风力发电机转子侧变换器优化预测直接功率控制方法，其特征在于包括以下步骤：（1）利用三个电压霍尔传感器（3）采集双馈异步风力发电机DFIG（1）三相定子电压信号U_sabc；利用三相电流霍尔传感器（4）采集三相定子电流信号I_sabc；（2）将采集得到的三相定子电压信号U_sabc经过锁相环（9）检测得到定子电压的角频率ω_s和相位θ_s；同时采用编码器（5）检测DFIG的转子位置θ_r，再经过微分器（6）计算转速ω_r；并通过减法器计算得到滑差角频率ω_slip=ω_s-ω_r；（3）将采集得到的三相定子电压信号U_sabc和三相定子电流信号I_sabc经静止三相到二相坐标变换模块（7），得到定子坐标系下的定子电压矢量U_sαβ和定子电流矢量I_sαβ；（4）将得到的定子电压矢量U_sαβ、定子电流矢量I_sαβ通过功率计算模块（10）计算定子输出的有功、无功功率信号P_s、Q_s，并将该值与定子有功、无功功率参考值P_ref、Q_ref通过模块（11）进行比较，得到有功、无功功率的偏差P_error、Q_error；（5）将得到的定子电压矢量U_sαβ经磁链计算模块（8）得到定子两相静止坐标系下的定子磁链Ψ_sαβ，并根据DFIG的转子位置θ_r经旋转坐标变换模块（12）得到转子两相旋转坐标系下的定子磁链（6）对得到的转子两相旋转坐标系下的定子磁链进行扇区判断（13），依此查询优化P-DPC开关表（14），得到控制周期内转子侧变换器应输出的两个有效电压矢量V_a、V_b和一个零矢量V_zero；（7）将查表得到的电压矢量V_a、V_b、V_zero经功率变化率计算模块（15）计算各自引起的有功、无功功率变化率ΔP_a、ΔP_b、ΔP_zeroΔ及ΔQ_a、ΔQ_b、ΔQ_zero；（8）根据得到的有功、无功功率变化率ΔP_a、ΔP_b、ΔP_zeroΔ及ΔQ_a、ΔQ_b、ΔQ_zero和有功、无功功率的偏差P_error、Q_error，以有功、无功功率偏差最小为控制目标，通过优化矢量作用时间计算模块（16）得到转子侧变换器开关信号S_a、S_b、S_c；（9）将得到的转子侧变换器开关信号S_a、S_b、S_c经过驱动模块驱动IGBT，实现优化预测直接功率控制。