一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機側(cè)變流器矢量控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機側(cè)變流器矢量控制方法，包括將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸定向在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶喀譮方向上，形成了轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶喀譮定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d，q)，并將定子電壓矢量Vs和定子電流矢量Is定向在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶喀譮定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d，q)中，然后，將轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶喀譮定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的定子電壓矢量Vs和定子電流矢量Is二次定向于定子磁鏈?zhǔn)噶喀譻定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d'，q')中，令定子d'軸電流等于零，即實現(xiàn)直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機有功功率和無功功率的相互獨立控制，即實現(xiàn)解耦控制。本發(fā)明解決了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機功率因數(shù)下降的問題；并且算法簡單、易于實現(xiàn)。
【專利說明】-種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機側(cè)變流器矢量控制方 法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方法，特別涉及一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的 機側(cè)變流器矢量控制方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 現(xiàn)行直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機側(cè)變流器控制，實際上是對其發(fā)電機的控 制，主要是采用定子d'軸電流等于零控制策略或單位功率因數(shù)控制策略。在定子d'軸電流 等于零控制策略中，隨著直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩的增加，發(fā)電機端 電壓增加較快，功率因數(shù)下降，對機側(cè)變流器容量要求較高，使得機側(cè)變流器的成本增加。 在單位功率因數(shù)控制策略中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈定向使得發(fā)電機發(fā)出的有功功率和無功功率與 定子d軸電流和定子q軸電流都存在耦合關(guān)系，不易控制發(fā)電機發(fā)出的有功功率和無功功 率，且確定定子d軸與q軸電流的參考值需要復(fù)雜的計算。因此，必須解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電 機功率因數(shù)下降，機側(cè)變流器容量過大，發(fā)電機有功功率和無功功率存在耦合關(guān)系的問題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電 系統(tǒng)的機側(cè)變流器矢量控制方法。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機側(cè)變流器矢量控制方法，包括定子磁鏈二次 定向矢量控制策略，其具體方法如下：
[0006] 將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸定向在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶糠较蛏希纬闪宿D(zhuǎn)子磁 鏈?zhǔn)噶喀?定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d，q)，并將定子電壓矢量1和定子電流矢量1 3定 向在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系（d，q)中，然后，將轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?1^定 向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的定子電壓矢量V s和定子電流矢量Is二次定向于定子磁鏈?zhǔn)?量￥s定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d'，q'）中，令定子d'軸電流等于零，即實現(xiàn)直驅(qū)永磁 同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機發(fā)出的有功功率和無功功率的相互獨立控制，即解耦控制；其 中，d，q為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系，d'，q'為定子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤?步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。
[0007] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，令定子d'軸電流等于零的具體控制方法如下：
[0008] 在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系（d，q)中，定子電壓方程為：
[0009]
【權(quán)利要求】
1. 一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機側(cè)變流器矢量控制方法，其特征在于，包括定 子磁鏈二次定向矢量控制策略，其具體方法如下： 將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的d軸定向在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶糠较蛏希纬闪宿D(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)?量￥f定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d，q)，并將定子電壓矢量入和定子電流矢量Is定向在 轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系（d，q)中，然后，將轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻?兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的定子電壓矢量V s和定子電流矢量Is二次定向于定子磁鏈?zhǔn)噶喀?s 定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d'，q'）中，令定子d'軸電流等于零，即實現(xiàn)直驅(qū)永磁同步風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機發(fā)出的有功功率和無功功率的相互獨立控制，即解耦控制；其中，d, q 為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系，d'，q'為定子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤叫D(zhuǎn) 坐標(biāo)系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機側(cè)變流器矢量控制方 法，其特征在于，令定子d'軸電流等于零的具體控制方法如下： 在轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系（d，q)中，定子電壓方程為： 又 Kd = R、Ll - (tW .、q 式中：Vsd、vsq分別為定子電壓d、q軸分量，Isd、Isq分別為定子電流d、q軸分量，R s為定 子電阻，為發(fā)電機電角速度，Vsd為定子磁鏈d軸分量，為定子磁鏈q軸分量； 由公式（2)可以得到：在二次定向于定子磁鏈?zhǔn)噶縙的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（d'，q'） 中，則定子電壓方程為： ^ (3) 式中：V' sd、V' sq分別為定子電壓1在(1'4'軸上的分量，rsd、rsq分別為定子電流 矢量13在(1'、(1'軸上的分量，V'sd、分別為定子磁鏈?zhǔn)噶吭赿'、q'軸上分量，令定子 d'軸電流等于零，即：I'sd = 0,則有： = _(〇，sq ,,, (4) vsg=RJsl]+〇wsd 在定子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻膬上嗤叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系（d'，q'）中，定子磁鏈?zhǔn)噶吭趒'軸上 的分量：Ψ' S(1 = 〇,則有： |匕=〇 , , (5)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的機側(cè)變流器矢量控制方 法，其特征在于，直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機發(fā)出的有功功率和無功功率的表達(dá) 式如下： Pg sd +Vsqi sq 乂 . . ， . (6) [Qg-vsqisd-vsdisq 式中：1'^1、(1分別為定子電流13在(1'^'軸上的分量，￥'3(1、￥' 3(1分別為定子電壓 Vs在d'、q'軸上的分量；pg為直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機發(fā)出的有功功率，Q g為 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機發(fā)出的無功功率； 當(dāng)I'sd = 〇時，將公式（5)代入公式（6)中，可以得到： - K/, (7) 從公式（7)可以看出：Pg與定子q軸電流I'sq呈線性關(guān)系，Qg為零，即實現(xiàn)直驅(qū)永磁同 步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)電機的有功功率Pg和無功功率Qg的相互獨立控制，即實現(xiàn)解耦控制。
【文檔編號】H02P21/14GK104270056SQ201410508553
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】陳永常, 劉筱霞 申請人:陜西科技大學(xué)