电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法
专利汇可以提供电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 电网 电压 跌落时双馈 风 力 发 电机 转子 磁链无差拍控制方法，将两相同步旋转 坐标系 下的转子电压公式进行离散得到转子电压 预测模型 ，在模型中为了使转子磁链跟随其给定值，实现无差拍控制，需要将下一时刻转子的磁链的值替换为转子磁链同一时刻的给定值，转子磁链的给定值跟随其 定子 磁链的实际值，将预测到的两相同步旋转坐标系下的转子电压，经过坐标反转换，得到两相转子转速旋转坐标系下的转子电压，最后经过PWM调制。本发明不但能够控制转子 故障 电流 在1.5-1.6倍额定电流以内，而且故障期间电磁转矩脉动较小，减小对 发电机组 的冲击，可有效提高双馈 风力 发电机在电网电压故障下不脱网运行能力。，下面是电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法专利的具体信息内容。
1.电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法，其特征在于：电网电压稳态运行时，双馈风力发电机转子侧变换器进行基于定子磁场定向的矢量控制，电网电压发生跌落故障时，双馈风力发电机进行转子磁链无差拍控制方法，该转子磁链无差拍控制方法的具体步骤为：
（1）、电网发生故障时，提高控制系统控制频率为正常运行时的2倍；
（2）、将检测到的定子三相电压usabc和定子三相电流 isabc经过坐标转换得到两相静止坐标系下定子两相电压usαβ和定子两相电流 isαβ；
（3）、计算出定子磁链空间位置角θ1，将检测到的转子三相电流irabc经过坐标转换得到两相转子坐标系下转子两相电流irαβ；
（4）、将测得的转子转速ωr进行积分计算得到 θr；
（5）、基于定子磁场定向的两相同步旋转坐标系计算定子磁链与转子α轴夹角θ1-θr，然后对定子两相电流isαβ和转子两相电流 irαβ进行坐标转换得到定转子电流的d、q轴分量；
（6）、将两相同步旋转坐标系下的定子电流isd、isq，转子电流ird、irq，定子自感Ls，转子自感Lr和定转子间互感 Lm进行定子磁链和转子磁链计算得到定子磁链 d、q轴分量Ψsd、Ψsq和转子磁链 d、q轴分量Ψrd、Ψrq；
* r
（7）、转子磁链的给定值进行计算，即：Ψr=MΨs，其中 ，Is
r
为定子电流额定值，Ψs为定子磁链实际值，上标r表示以转子转速ωr旋转的两相坐标系，r
下标s表示定子侧的变量，故障期间M随Ψs变换自适应改变，实现对转子磁链的实时最优控制，将得到的以转子转速ωr旋转的两相转子坐标系下的转子磁链给定值，经过坐标转换，得到两相同步旋转坐标系下的转子磁链给定值；
（8）、双馈风力发电机转子电压在两相同步旋转坐标系下的公式为：
，
，式中：urd和 urq分别表示转子电压 d轴和 q轴分量，Rr为转子电阻；
（9）、假定采样周期为Ts，将双馈风力发电机转子电压公式离散可得
， ，
转子磁链预测无差拍控制目标使转子磁链在k+1时刻达到给定值，即式中，Ψrd(k+1)、* *
Ψrq(k+1)分别为转子磁链d、q轴在k+1时刻的给定值Ψrd(k+1)、Ψrq(k+1)；
（10）由步骤（9）中双馈风力发电机转子电压离散公式经过变形可得：
，从公式中得
到urd(k)、urq(k)，将urd(k)、urq(k)经过坐标反变换得到两相转子参考坐标系下的转子电压，然后进行PWM调制。
电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
（2）、将检测到的定子三相电压usabc和定子三相电流 isabc经过坐标转换得到两相静止坐标系下定子两相电压usαβ和定子两相电流 isαβ；
（3）、计算出定子磁链空间位置角θ1，将检测到的转子三相电流irabc经过坐标转换得到两相转子坐标系下转子两相电流irαβ；
（4）、将测得的转子转速ωr进行积分计算得到 θr；
（5）、基于定子磁场定向的两相同步旋转坐标系计算定子磁链与转子α轴夹角θ1-θr，然后对定子两相电流isαβ和转子两相电流 irαβ进行坐标转换得到定转子电流的d、q轴分量；
（6）、将两相同步旋转坐标系下的定子电流isd、isq，转子电流ird、irq，定子自感Ls，转子自感Lr和定转子间互感 Lm进行定子磁链和转子磁链计算得到定子磁链 d、q轴分量Ψsd、Ψsq和转子磁链 d、q轴分量Ψrd、Ψrq；
* r
（7）、转子磁链的给定值进行计算，即：Ψr=MΨs，其中 ，Is
r
为定子电流额定值，Ψs为定子磁链实际值，上标r表示以转子转速ωr旋转的两相坐标系，r
下标s表示定子侧的变量，故障期间M随Ψs变换自适应改变，实现对转子磁链的实时最优控制，将得到的以转子转速ωr旋转的两相转子坐标系下的转子磁链给定值，经过坐标转换，得到两相同步旋转坐标系下的转子磁链给定值；
（8）、双馈风力发电机转子电压在两相同步旋转坐标系下的公式为：
，
，式中：urd和 urq分别表示转子电压 d轴和 q轴分量，Rr为转子电阻；
（9）、假定采样周期为Ts，将双馈风力发电机转子电压公式离散可得
，
，转子磁链预测无差拍控制目标使转子磁链在k+1时刻达到给定值，即式中，Ψrd(k+1)、* *
Ψrq(k+1)分别为转子磁链d、q轴在k+1时刻的给定值Ψrd(k+1)、Ψrq(k+1)；
（10）由步骤（9）中双馈风力发电机转子电压离散公式经过变形可得：
，从公式中得
到urd(k)、urq(k)，将urd(k)、urq(k)经过坐标反变换得到两相转子参考坐标系下的转子电压，然后进行PWM调制。
图3为电网电压发生三相对称跌落60%故障时转子磁链无差拍控制的运行结果图；
图4为电网电压发生单相跌落60%故障时转子磁链无差拍控制的运行结果图。
（2）
（3）
（4）
式中：urd和 urq分别表示转子电压 d轴和 q轴分量；ird和 irq分别表示转子电流 d轴和q轴分量；Ψsd和Ψsq分别表示定子磁链 d轴和 q轴分量；Ψrd和Ψrq分别表示转子磁链 d轴和q轴分量；ωe为发电机同步角速度；ωr为发电机转子角速度；Rr为转子电阻。
Ψsq=Lsisq+Lmirq （6）
Ψrd=Lmisd+Lrird （7）
Ψrq=Lmisq+Lrirq （8）
式中：Ψsd和Ψsq分别表示定子磁链 d轴和 q轴分量；isd和 isq分别表示定子电流 d轴和q轴分量；Ls，Lr和 Lm分别表示定子自感、转子自感以及定转子之间的互感。
（10）
式中：Ts为采样周期。预测无差拍转子磁链控制目标使转子磁链在k+1时刻达到给定*
值，即式中，Ψrd(k+1)、Ψrq(k+1)分别为转子磁链d、q轴在k+1时刻的给定值Ψrd(k+1)、*
Ψrq(k+1)。所以可以得到下式：
（11）
（12）
式（11）、（12）即为双馈风力发电机转子磁链无差拍控制模型。
Ψs=LsIs+LmIr （13）
r r r
Ψr=LrIr+LmIs （14）
其中Is和 Ir分别表示定子电流和转子电流，Ψs和Ψr表示定子磁链和转子磁链，上标r表示以转子转速ωr旋转两相坐标系，下标s和r分别表示定子侧的变量和转子侧变量。
由式(13)和式(14)可以得到转子电流，计算过程中 ，将转子磁链的给定值
Ψr*=MΨs代入可得：
（16）
式中Lls，Llr分别表示定子漏电感和转子漏电感。
*
Isr为定子电流的额定值，Ψsr为定子磁链的实际值。通过定转子磁链与定转子电流的关系，以及转子磁链弱磁控制方法，得到M值大小，在故障期间 M可以随Ψsr变换自适应改变，实现对转子磁链的实时最优控制。故障瞬间Ψsr的值最大，此时 M取最大值，由式(16)可以看出，M越大，转子故障电流值越小，因此可以实现故障瞬间对转子电流有效地控制，故障瞬间对转子过电流的控制尤为重要。双馈风力发电机定子侧直接与电网相连，定子侧电流的畸变对电网危害很大，因此故障期间Isr取额定值，以实现故障期间对定子电流的调节，控制定子电流在其允许的最大电流以内。最后将得到的以转子转速ωr旋转的两相转子坐标系下的转子磁链给定值，经过坐标转换，得到两相同步旋转坐标系下的转子磁链给定值。
*
式中：Pp是发电机的极对数，由转子磁链弱磁给定Ψr=MΨs，可以得到在故障期间电磁转矩为0。
，Isr为定子电流额定值，Ψsr为定子磁链实际值，上标r表示以转子转速 ωr旋转的两相坐标系，下标s表示定子侧的变量，故障期间M随Ψsr变换自适应改变，实现对转子磁链的实时最优控制，将得到的以转子转速ωr旋转的两相转子坐标系下的转子磁链给定值，经过坐标转换，得到两相同步旋转坐标系下的转子磁链给定值；（7）、双馈风力发电机转子电压在两相同步旋转坐标系下的公式： ，
；式中：urd和 urq分别表示转子电压 d轴和 q轴
分量，Rr为转子电阻；（8）、假定采样周期为 Ts，将双馈风力发电机的的转子电压公式离散可得：
，转子磁链预测无差拍控制目
标使转子磁链在k+1时刻达到给定值，即式中，Ψrd(k+1)、Ψrq(k+1)分别为转子磁链d、q轴* *
在k+1时刻的给定值Ψrd(k+1)、Ψrq(k+1)；（9）、由步骤（8）中双馈风力发电机转子电压离散公式经过变形可得：
，从公式中可
以得到urd(k)、urq(k)，将urd(k)、urq(k)经过坐标反变换得到两相转子参考坐标系下的转子电压，然后进行PWM调制。
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