一种无刷双馈感应发电机转速估计系统

摘要

一种无刷双馈感应发电机的转速估计系统，属于无刷双馈感应发电机控制技术领域，目的在于省去无刷双馈感应发电机控制系统中的转速传感器和转子位置传感器，提高无刷双馈感应发电机运行的鲁棒性，降低系统的硬件成本和维护成本。本发明包括电压变换模块、电流变换模块、PW电压正序基波提取器、CW电流基波提取器、电压幅值归一化模块、电流幅值归一化模块、相位混合器和转子位置锁相环。本发明既适用于无刷双馈感应发电机独立发电模式，也适用于并网发电模式；既能用于无刷双馈感应发电机空载运行时的转速估计，也能用于带三相对称负载、不对称负载以及整流桥负载时的转速估计。

主权项

一种无刷双馈感应发电机转速估计系统，其特征在于：其包括电压变换模块、电流变换模块、PW电压正序基波提取器、CW电流基波提取器、电压幅值归一化模块、电流幅值归一化模块、相位混合器和转子位置锁相环；所述电压变换模块将abc坐标系下的PW的a相电压u_1a、b相电压u_1b和c相电压u_1c变换为两相静止坐标系下的α轴电压分量u_1α和β轴电压分量u_1β，送至所述PW电压正序基波提取器；$\left[\begin{array}{c}{u}_{1\alpha }\\ u_{1\beta }\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{1a}\\ u_{1b}\\ u_{1c}\end{array}\right];$所述电流变换模块将abc坐标系下的CW的a相电流i_2a、b相电流i_2b和c相电流i_2c变换为两相静止坐标系下的α轴电流分量i_2α和β轴电流分量i_2β，送至所述CW电流基波提取器；$\left[\begin{array}{c}{i}_{2\alpha }\\ i_{2\beta }\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{2a}\\ i_{2b}\\ i_{2c}\end{array}\right];$所述PW电压正序基波提取器对u_1α和u_1β滤除谐波的同时提取出正序基波α轴分量和正序基波β轴分量送至所述电压幅值归一化模块，以避免PW电压畸变对无刷双馈感应发电机转速估计精度的影响；所述PW电压正序基波提取器同时还求出PW电压正序基波的估计频率送至CW电流基波提取器；所述CW电流基波提取器首先根据和无刷双馈感应发电机的转速估计值计算CW电流基波频率的估计值然后根据对i_2α和i_2β进行自适应滤波得到CW电流基波α轴分量i_2αf和CW电流基波β轴分量i_2βf，送至所述电流幅值归一化模块，以避免CW电流中的谐波对无刷双馈感应发电机转速估计精度的影响；所述电压幅值归一化模块将和归一化为幅值为1的余弦量cosθ₁和正弦量sinθ₁：$\begin{array}{c}{\mathrm{cos\theta }}_1=\frac{u_{1\alpha f}^{+}}{\sqrt{{\left(u_{1\alpha f}^{+}\right)}^2+{\left(u_{1\beta f}^{+}\right)}^2}}\\ {\mathrm{sin\theta }}_1=\frac{u_{1\beta f}^{+}}{\sqrt{{\left(u_{1\alpha f}^{+}\right)}^2+{\left(u_{1\beta f}^{+}\right)}^2}}\end{array};$其中θ₁为PW电压正序基波的真实相位；所述电流幅值归一化模块将i_2αf和i_2βf归一化为幅值为1的余弦量cosθ₂和正弦量sinθ₂：$\begin{array}{c}{\mathrm{cos\theta }}_2=\frac{i_{2\alpha f}}{\sqrt{i_{2\alpha f}^2+i_{2\beta f}^2}}\\ {\mathrm{sin\theta }}_2=\frac{i_{2\beta f}}{\sqrt{i_{2\alpha f}^2+i_{2\beta f}^2}}\end{array};$其中θ₂为CW电流基波的真实相位；所述相位混合器计算正弦值sin(θ₁+θ₂)和余弦值cos(θ₁+θ₂)，并将它们送至所述转子位置锁相环；$\begin{array}{c}\sin ({\theta }_1+{\theta }_2)=\sin \left({\theta }_1\right)\cos \left({\theta }_2\right)+\cos \left({\theta }_1\right)\sin \left({\theta }_2\right)\\ \cos ({\theta }_1+{\theta }_2)=\cos \left({\theta }_1\right)\cos \left({\theta }_2\right)-\sin \left({\theta }_1\right)\sin \left({\theta }_2\right)\end{array};$所述转子位置锁相环根据sin(θ₁+θ₂)和cos(θ₁+θ₂)得到无刷双馈感应发电机的转速估计值