电网故障下双馈风力发电机定转子磁链同步弱磁控制方法

摘要

本发明公开了一种电网故障下双馈风力发电机定转子磁链同步弱磁控制方法。本发明的技术方案要点为：电网电压发生故障时，双馈风力发电机转子侧变换器采用高控制频率的定转子磁链同步弱磁控制方法。本发明控制方法的所有变量基于两相同步旋转坐标系，在故障发生时，通过控制转子侧变换器对转子磁链进行调节，实现转子磁链与定子磁链的同步控制，减弱定子磁链对转子磁链的故障冲击，从而降低转子故障过电流。该方法能够控制转子故障电流是额定电流的1.5-1.6倍，并且故障期间电磁转矩脉动较小，减小了故障期间对机组的冲击力，定子侧有功功率和无功功率波动较小，可有效提高双馈风力发电机在电网电压故障下的不脱网运行能力。

主权项

电网故障下双馈风力发电机定转子磁链同步弱磁控制方法，其特征在于：电网电压正常时，双馈风力发电机转子侧变换器采用基于定子磁链定向的矢量控制，电网电压发生故障时，双馈风力发电机转子侧变换器采用定转子磁链同步弱磁控制方法，同时设置定转子磁链同步弱磁控制的控制频率为基于定子磁链定向的矢量控制的2倍，其具体实施步骤为：（1）、将检测到的定子三相电压U_sabc和定子三相电流I_sabc经过坐标转换得到两相静止坐标系下定子两相电压U_sαβ和定子两相电流I_sαβ，将检测到的转子三相电流I_rabc经过坐标转换得到两相转子坐标系下转子两相电流I_rαβ；（2）、将测得的转子角速度ω_r进行积分计算得到θ_r；（3）、基于定子磁链定向，计算出定子磁链空间位置角θ₁和定子磁链在转子坐标系下的位置角θ₁‑θ_r，然后对定子两相电流I_sαβ和转子两相电流I_rαβ进行坐标转换得到定转子电流的d、q轴分量；（4）、将两相同步旋转坐标系下的定子电流i_sd、i_sq，转子电流i_rd、i_rq，定子自感L_s，转子自感L_r和定转子间互感L_m进行定子磁链和转子磁链计算得到定子磁链d、q轴分量Ψ_sd、Ψ_sq和转子磁链d、q轴分量Ψ_rd、Ψ_rq；（5）、转子磁链的给定值进行计算，即：Ψ_r^*=MΨ_s，其中，I_s^r为定子电流额定值，Ψ_s^r为定子磁链实际值，上标r表示以转子角速度ω_r旋转的两相坐标系，下标s表示定子侧的变量，在故障期间M随Ψ_s^r变换自适应改变，实现对转子磁链的实时最优控制，将得到的以转子角速度ω_r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；（6）、将转子磁链给定值与计算得到的转子磁链d、q轴分量作差得到转子磁链偏差，通过双谐振PR控制器对转子磁链偏差进行调节，双谐振PR控制器的谐振频率分别设为ω_e‑ω_r和2ω_e‑ω_r；（7）、双谐振PR控制器输出为两相同步旋转坐标系下的转子电压u_rd、u_rq，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。