[发明专利]变速恒频双馈异步风力发电机转子电流无延时控制方法

摘要

本发明公开了变速恒频双馈异步风力发电机(DFIG)转子电流无延时控制方法。通过采集三相转子电流信号进行旋转坐标变换，获得定子静止坐标系中的转子电流反馈量，与定子静止坐标系中的转子电流指令进行比较，误差信号输入到比例－谐振调节器进行调节，反馈补偿解耦后获得定子静止坐标中的转子电压参考值，再转换为转子坐标系中空间矢量脉宽调制用参考信号，以生成转子侧变换器功率器件的开关信号，控制DFIG的并网运行。本发明方法在电网电压平衡和不平衡条件下均无需进行DFIG转子电流正、负序分解，不会引入分解延时，可实现不平衡电网电压下发电系统的增强控制目标，有效提高该类风电系统电网故障下的不间断运行(穿越)能力。

主权项

1.变速恒频双馈异步风力发电机转子电流无延时控制方法，其特征在于包括以下步骤：(i)利用两个电流霍尔传感器(2)分别采集三相定子电流Isabc和转子电流信号Irabc，电压霍尔传感器(7)采集三相定子电压信号Vsabc；(ii)采集得到的三相定子电压信号Vsabc经软件锁相环(6)检测得到电网/定子电压角频率ωs和相位θs；与此同时采用编码器(4)检测出DFIG转子位置θr及转速ωr；以此为依据经分别计算得到滑差角度±θs-θr和滑差角频率ωslip+＝ωs-ωr，ωslip-＝-ωs-ωr；(iii)将采集得到的三相定、转子电流信号Isabc、Irabc和定子电压信号Vsabc分别经过静止三相/二相坐标变换模块(3)，得到包含正、负序分量的定子电压综合矢量Vsαβ s，定、转子电流综合矢量Isαβ s和Irαβ r；(iv)将得到的定子静止坐标系中定子电压、电流综合矢量Vsαβ s，Isαβ s分别通过旋转坐标变换模块(8，9)，得到在电网电压不平衡条件下正、反转同步旋转坐标系中含有直流量与两倍频交流量之和的电压矢量Vsdq +、Vsdq -和电流矢量Isdq +、Isdq -；(v)采用两倍电网频率2ωs的陷波器(13)滤除正、反转同步旋转坐标系中电压矢量Vsdq +、Vsdq -和电流矢量Isdq +、Isdq -中的2ωs频率交流成分，获得正、负序电压直流分量Vsdq+ +、Vsdq- -和电流直流分量Isdq+ +、Isdq- -；(vi)采用定子磁链观测器(14)获取转子电流指令值计算模块(15)计算所需的正、反转同步旋转坐标系中的定子磁链直流分量ψsdq+ +、ψsdq- -以及进行反馈补偿解耦模块(23)补偿所需的定子静止坐标系中磁链分量ψsαβ s；(vii)将得到的转子电流综合矢量Irαβ r经旋转坐标变换模块(21)转换为定子静止坐标系中的转子电流量Irαβ s，它在电网电压不平衡条件下含有电网电压频率的正序转子电流成分Irdq+ +ej2ωst和负序转子电流成分Irdq- -e-j2ωst，它们分别以同步角频率ωs和-ωs正、反向旋转；(viii)根据电网电压不平衡条件下DFIG所需的控制目标，由转子电流指令值计算模块(15)计算得到正、反转同步速旋转坐标系中的转子电流指令Irdq+ +*、Irdq- -*，该电流指令值经过旋转坐标变换模块(20)转换为定子静止αsβs坐标系中的转子电流指令值Irαβ s*，并与定子静止坐标系中的转子电流反馈信号Irαβ s相比较，获得误差信号ΔIrαβ s；(ix)转子电流误差信号ΔIrαβ s经过定子静止αsβs坐标系中的比例-谐振控制器(22)作比例-谐振调节，调节后输出信号经过反馈补偿解耦模块(23)完成静止坐标系中αs，βs轴间的交叉解耦和动态反馈补偿，获取定子静止αsβs坐标中的转子电压参考值Vrαβ s*；(x)定子静止αsβs坐标中的转子电压参考值Vrαβ s*通过旋转坐标变换模块(10)，获得空间矢量脉宽调制模块(19)调制所需的转子坐标系中转子电压参考信号Vrαβ r*，该信号经过空间矢量脉宽调制模块(19)调制后，获得控制DFIG运行的转子侧变换器(1)功率器件开关信号Sa，Sb，Sc。