风力发电机直接转矩控制方法

摘要

一种风力发电机直接转矩控制方法，目的是在风力发电的暂态过程中能迅速对发电机加以控制；本发明根据动态的脉冲宽度调制(PWM)调节使旋转磁场φ_s总是在约束和控制变量φ_mm≤φ_t≤φ_max，T_min≤T_t≤T_max，θ_min≤θ_t≤θ_max的条件下使合成旋转磁场φ_s落后于转子而使风力发电机输出与轮桨风力相适应的有功电磁功率；这里φ_t、T_t、θ_t是实时采集计算的风力发电机的合成旋转磁场φ_s、转子的电磁转矩T_m、以及风力发电机定子电压E_G与电力系统电压E_S的相位角θ的时间变量；本发明采用模糊数学的策略控制方式，将所有矢量替换为模糊集合，这样的数学处理过程使本发明方法更接近工程实际，使其能更准确的控制合成旋转磁场φ_s，完成对风力发电机直接转矩控制的功能。

主权项

1、一种风力发电机直接转矩控制方法，其特征是根据动态的脉冲宽度调制调节使旋转磁场总是在约束和控制变量T_min≤T_t≤T_max，θ_min≤θ_t≤θ_max的条件下使合成旋转磁场落后于转子而使风力发电机输出与轮浆风力相适应的有功电磁功率；这里T_t、θ_t是实时采集计算的风力发电机的合成旋转磁场转子的电磁转矩T_m、以及风力发电机定子电压E_G与电力系统电压E_S的相位角θ的时间变量，可通过下列公式求得：P_r＝E_2NI₁cosθ_s，$T_m=\frac{9.55P_r}{n_s}\times 3,$$p_e=\frac{E_G{E}_S}{X_T^{\prime }}\sin \theta ,$$\theta ={\sin }^{-1}\left[\frac{P_e}{\frac{E_G{E}_S}{X_T^{\prime }}}\right]$式中，P_e是风力发电机向系统输出的有功电磁功率；P_e＝P_r-P_jrP_jr是转子上消耗的有功功率；P_r是发电机转子上的每相功率，E_2N是定子等效电压，I₁是定子电流，θ_s是两者间的夹角，ω_r是转子角速度，n_s是发电机的同步速度，k是常数，E_d是用于风力发电机变换器的直流电源，X′_T是发电机定子电压E_G与电力系统电压E_S之间的等效电抗。