[發明專利]兆瓦級永磁同步直驅風電機組無速度傳感器控制方法

在審

• 申請號: 200810025169.7
• 申請日: 2008-04-29
• 公開（公告）號: CN101282102A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 曹仁賢;余勇;汪令祥;張興;謝震;吳玉楊;張顯立;鄧立榮;楊淑英
• 申請（專利權）人: 合肥陽光電源有限公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所
• 代理人: 袁由茂

1、兆瓦級永磁同步直驅風電機組無速度傳感器控制方法，其特征在于按以下步驟實現：

(1)利用PMSG定子電壓鎖相環(PLL)控制方法，確定定子電壓U_s的相位和PMSG電角速度ω_s；

(2)基于定子電壓U_s的PLL模型和定子q軸電壓u_q定向的閉環控制的PMSG無速度傳感器矢量控制方法，確定PMSG的功率角δ及矢量坐標角度

(3)用定周期T_s攝動轉子磁鏈ψ_f算法，確定最大輸出功率時的功率角δ和值，同時刷新ψ_f值。

2、根據權利要求1所述的兆瓦級永磁同步直驅風電機組無速度傳感器控制方法，其特征在于所述的步驟(1)為當風速達到最低的切入風速點時，MW級永磁同步直驅風電機組的風機控制器發出開機命令，PMSG變流驅動系統接收命令后開始自檢并檢測PMSG的定子三相電壓，在根據鎖相環模型快速定向PMSG定子電壓U_s并檢測出U_s矢量的幅值u_s、角度和電角速度ω_s后，PMSG變流驅動變流器采用空載運行無速度傳感器矢量控制系統，空載啟動運行時，矢量控制坐標按U_s定向等同于按轉子磁場定向。

3、根據權利要求1所述的兆瓦級永磁同步直驅風電機組無速度傳感器控制方法，其特征在于所述的步驟(2)為PMSG發電運行時，其轉子感應電動勢E₀與定子電壓U_s之間相差功率角δ，并且0≤δ≤90°，PMSG采用最大轉矩電流比矢量控制方案中，根據PMSG的動態數學模型：

uduq=-Rsidiq-PLd-ωsLqωsLdPLqidiq+0ωsψf---(1)]]>

T_e＝1.5p[ψ_fi_q+(L_q-L_d)i_di_q]??????????????(2)

在忽略動態過程時下可簡化為：

u_d＝-R_si_d+ω_sL_qi_q；??????????????????????(3)

u_q＝-R_si_q-ω_sL_di_d+ω_sψ_f?????????????????(4)

在已知鎖相環模型檢測的ω_s和以及給定的PMSG的R_s、ψ_f、L_d參數，通過式

(4)組成位置定向閉環調節器獲取δ值及矢量坐標角度

4、根據權利要求1所述的兆瓦級永磁同步直驅風電機組無速度傳感器控制方法，其特征在于所述的步驟(3)，當ψ_f隨環境的改變而發生波動時，使得式(2)、(4)變為：

T_e≈1.5p[(ψ_f+Δψ_f)i_qcosΔδ+(L_q-L_d)i_di_q]????(5)

-R_si_q-ω_sL_di_d+ω_s(ψ_f+Δψ_f)＝U_q??????????????(6)

式(5)、(6)中，Δψ_f為磁鏈波動值，Δδ為矢量控制坐標系q軸與轉子感應電動勢E₀的夾角且-pi/2≤Δδ≤pi/2，由于Δψ_f慣性很大，在調節開關周期調節過程中，可認為近似不變，由式(5)可得：Δδ與T_e成分段線性化關系當-pi/2≤Δδ≤0時，Δδ與T_c成正比；當0≤Δδ≤pi/2時，Δδ與T_e成反比，穩態狀況時，可調節Δδ＝0，使轉矩電流比(T_e/i_s)最大，從而獲取PMSG最大的發電功率；Δδ的調節通過對調節器輸入量ψ_f值進行定周期T_s攝動修正，可實時修正δ值，當實現最大功率輸出點時，Δδ＝0，即實現矢量控制坐標的準確定向；PMSG發電運行的基于最大轉矩電路比無速度傳感器矢量控制方法中轉矩到電流的轉化關系為：

Te=Teb-idib(-idib-1)3---(7)]]>

Te=Tebiq2ib(1+1+4(iqib)2)---(8)]]>

式(7)、(8)中：ib=ψfLq-Ld;]]>T_eb＝pψ_fi_b；由PMSG的L_q、L_d、和ψ_f值，式(7)、(8)中的轉矩到電流關系實時求出；當攝動尋優過程結束后，對ψ_f進行在線修正，并代入式(7)、(8)中，修正轉矩到有功、無功電流的給定關系，克服ψ_f波動對轉矩的影響。