并网型变速恒频双馈感应风力发电机转子电流无延时控制方法

摘要

本发明公开了并网型变速恒频双馈感应风力发电机(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，获得正转同步速旋转坐标系中的转子电流反馈量，与相同坐标系中的转子电流指令进行比较，误差信号输入到比例-积分-复系数谐振调节器进行调节，反馈补偿解耦后获得正转同步速旋转坐标系中的转子参考电压，再转换为转子坐标系中空间矢量脉宽调制用转子参考电压，生成转子侧变换器功率器件的开关信号，控制DFIG并网运行。本发明方法在电网电压平衡和不平衡下均无需进行转子电流正、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穿越(不间断)运行能力。

主权项

1.并网型变速恒频双馈感应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)利用两组六个电流传感器(2)分别采集三相定子电流I_sabc和转子电流信号I_rabc，一组三个电压传感器(7)采集三相定子电压信号U_sabc；(ii)采集得到的三相定子电压信号U_sabc经软件锁相环(6)检测，得到定子电压角频率ω₁和相位θ₁；与此同时采用编码器(4)检测DFIG(5)转子位置角θ_r及转速ω_r；并分别经加减计算器计算出滑差角度±θ₁-θ_r和滑差角频率ω_slip+＝ω₁-ω_r，ω_slip-＝-ω₁-ω_r；(iii)将采集得到的三相定、转子电流信号I_sabc、I_rabc和定子电压信号U_sabc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U_sαβ^s，定、转子电流综合矢量I_sαβ^s和I_rαβ^r；(iv)将得到的定子静止坐标系中定子电压、电流综合矢量U_sαβ^s、I_sαβ^s分别通过正转同步速旋转坐标变换模块(9)，得到在电网电压不平衡条件下正转同步速旋转坐标系中含有直流量与两倍频2ω₁交流量之和的电压矢量U_sdq⁺、电流矢量I_sdq⁺，再将定子电压综合矢量U_sαβ^s通过反转同步速旋转坐标模块(8)，得到在电网电压不平衡条件下反转同步速旋转坐标系中含有直流量与两倍频2ω₁交流量之和的电压矢量U_sdq^-；(v)采用两倍电网频率的2ω₁陷波器(13)滤除正、反转同步速旋转坐标系中电压矢量U_sdq⁺、U_sdq^-中的2ω₁频率交流成分，获得正、负序电压直流分量U_sdq+⁺、U_sdq-^-；(vi)采用定子磁链观测器(14)，获取反馈补偿解耦模块(20)进行前馈补偿所需的正转同步速旋转坐标系中定子磁链分量ψ_sdq⁺；(vii)将得到的转子电流综合矢量I_rαβ^r经旋转坐标变换模块(10)转换为正转同步速旋转坐标系中的转子电流反馈信号I_rdq⁺，它在电网电压不平衡条件下包含有正序直流成分I_rdq+⁺与两倍电网频率2ω₁的负序交流成分；(viii)根据电网电压不平衡条件下DFIG(5)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I_rdq+^+*、I_rdq-^-*，将该电流指令值经过旋转坐标变换模块(22)转换为正转同步速旋转坐标系中的转子电流指令值I_rdq^+*，并与正转同步速旋转坐标系中的转子电流反馈信号I_rdq⁺比较，获得误差信号ΔI_rdq⁺；(ix)转子电流误差信号ΔI_rdq⁺经过正转同步速旋转坐标系中的比例-积分-复系数谐振控制器(21)作比例-积分-复系数谐振调节，调节后输出信号U_rdq^+*’经过反馈补偿解耦模块(20)完成正转同步速旋转坐标系中交-直轴间的交叉解耦和动态反馈补偿，获取正转同步速旋转坐标系中的转子电压参考值U_rdq^+*；(x)正转同步速旋转坐标系中的转子电压参考值U_rdq^+*通过旋转坐标变换模块(17)，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U_rαβ^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(5)运行的转子侧变换器(1)功率器件的开关信号S_a，S_b，S_c。