一种双馈异步风力发电机转子电流无延时控制方法

摘要

本发明公开了一种双馈异步风力发电机(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静止三相/二相坐标变换，获得转子速旋转坐标系中的转子电流反馈量，与根据DFIG控制目标获得的相同坐标系中的转子电流指令进行比较，输出误差信号输入到比例－谐振调节器进行调节，反馈补偿解耦后获得转子速旋转坐标系中的转子参考电压，直接经空间矢量脉宽调制生成转子侧变换器运行的开关信号，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，以实现在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不间断运行(穿越)能力。

主权项

1.一种双馈异步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)利用两个电流霍尔传感器(2)分别采集三相定子电流Isabc和转子电流信号Irabc，电压霍尔传感器(7)采集三相定子电压信号Vsabc；(ii)采集得到的三相定子电压信号Vsabc经软件锁相环(6)检测得到电网/定子电压角频率ωs和相位θs；与此同时采用编码器(4)检测DFIG转子位置θr及转速ωr；并分别经加减计算器计算得到滑差角度±θs-θr和滑差角频率ωslip+＝ωs-ωr，ωslip-＝-ωs-ωr；(iii)将采集得到的三相定、转子电流信号Isabc、Irabc和定子电压信号Vsabc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Vsαβ s，定、转子电流综合矢量Isαβ s和Irαβ r；(iv)将得到的定子静止坐标系中定子电压综合矢量Vsαβ s分别通过正、反转同步速旋转坐标变换模块(9，8)，得到在电网电压不平衡条件下正、反转同步速旋转坐标系中含有直流量与两倍频2ωs交流量之和的电压综合矢量Vsdq +、Vsdq -，此外将得到的定子电压、电流综合矢量Vsαβ s、Isαβ s经过旋转坐标变换模块(21)转换，获得反馈补偿解耦模块(22)补偿所需转子速旋转坐标系中的定子电压、电流矢量Vsαβ r、Isαβ r；(v)采用两倍电网频率的2ωs陷波器(13)滤除正、反转同步速旋转坐标系中定子电压矢量Vsdq +、Vsdq -中的2ωs频率交流成分，获得正、负序电压直流分量Vsdq+ +、Vsdq- -；(vi)采用定子磁链观测器(14)获取转子电流指令值计算模块(15)计算所需正、反转同步旋转坐标系中的定子磁链直流分量ψsdq+ +、ψsdq- -以及进行反馈补偿解耦模块(22)补偿所需的转子速旋转坐标系中定子磁链分量ψsαβ r；(vii)在电网电压不平衡条件下得到的转子速旋转坐标系中转子电流综合矢量Irαβ r包含有频率为ωslip+＝ωs-ωr的正序交流成分Irdq+ +ejωslip+t与频率ωslip-＝-ωs-ωr的负序交流成分Irdq- -ejωslip-t，直接作为转子速旋转坐标系中比例-谐振控制器(20)的反馈信号Irαβ r；(viii)根据电网电压不平衡条件下DFIG所需的控制目标，由转子电流指令值计算模块(15)计算出正、反转同步速旋转坐标系中的转子电流指令Irdq+ +*、Irdq- -*，将该两电流指令值Irdq+ +*，Irdq- -*分别经过旋转坐标变换模块(17，18)转换并相加，得到转子速旋转坐标系中的转子电流指令值Irαβ r*，并与转子速旋转坐标系中的转子电流反馈信号Irαβ r相比较获得误差信号ΔIrαβ r；(ix)转子电流误差信号ΔIrαβ r经过转子速旋转坐标系中的比例-谐振控制器(20)作比例-积分-谐振调节，调节后输出信号Urαβ r*经过反馈补偿解耦模块(22)，完成转子速旋转坐标系中交-直轴间的交叉解耦和动态反馈补偿，获取转子速旋转坐标系中的转子电压参考值Vrαβ r*；(x)转子速旋转坐标系中的转子电压参考值Vrαβ r*直接作为空间矢量脉宽调制模块(19)调制所需的转子电压参考信号，该信号经过空间矢量脉宽调制模块(19)调制后，获得控制DFIG运行的转子侧变换器(1)功率器件的开关信号Sa，Sb，Sc。