[發明專利]一種聯網型雙饋異步風力發電機定開關頻率的直接功率控制方法

無效

• 申請號: 200910155890.2
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN101710713A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 胡家兵;賀益康
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;H02J3/00;H02P9/44
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

1.一種聯網型雙饋異步風力發電機定開關頻率的直接功率控制方法，其特 征在于包括以下步驟：

(i)利用一組三個電壓傳感器(4)采集三相定子電壓信號U_sabc、一組三個電 流霍爾傳感器(5-1)采集三相定子電流信號I_sabc和一組三個電流霍爾傳感器(5-2) 采集三相轉子電流信號I_rabc，采用光碼盤(3)采集DFIG(1)轉子位置信號θ_r和 轉速信號ω_r；

(ii)將采集得到的三相定子電壓信號U_sabc、三相定子電流信號I_sabc和三相轉 子電流信號I_rabc分別經過三個三相/兩相靜止坐標變換模塊，分別得到兩相定子 靜止(αβ)_s坐標系中的定子電壓向量和定子電流向量以及以轉子轉速ω_r旋轉的兩相轉子(αβ)_r坐標系中的轉子電流向量其中兩相轉子(αβ)_r坐標系 中的轉子電流向量經過旋轉坐標變換模塊13變換得到兩相定子靜止(αβ)_s坐 標系中的轉子電流向量

(iii)將獲得的兩相定子靜止(αβ)_s坐標系中定子電壓向量和定子電流向量 經過定子輸出瞬時有功、無功功率計算模塊(8)計算，得到定子輸出瞬時 有功、無功功率反饋P_s、Q_s；

(iv)將獲得的兩相定子靜止(αβ)_s坐標系中定子電壓向量和定子電流向量 經過定子磁鏈檢測模塊(7)，估算出兩相定子靜止(αβ)_s坐標系中的定子磁鏈 向量

(v)將計算得到的定子輸出瞬時有功、無功功率反饋P_s、Q_s和功率給定以及兩相定子靜止(αβ)_s坐標系中的定子電壓向量定子磁鏈向量定子電流向量和轉子電流向量經過基于滑模變結構的直接功率控制器 (14)調節、運算，直接獲得在兩相定子靜止(αβ)_s坐標系中的DFIG(1)轉子 側變換器(2)輸出電壓參考信號

(vi)將獲取的兩相定子靜止(αβ)_s坐標系中DFIG(1)轉子側變換器(2)輸 出電壓參考信號通過旋轉坐標變換模塊(9)，變換獲得空間矢量脈寬調制模 塊(15)所需的兩相轉子(αβ)_r坐標系中的轉子側變換器輸出電壓參考信號直接經過空間矢量脈寬調制模塊(15)調制后，獲得控制DFIG(1)轉子側變換 器(2)的功率器件開關信號S_abc；

所說的直接功率控制器(14)調節、運算，步驟如下：

(i)設定切換函數S＝[S₁?S₂]^T；

其中，S1=eP(t)+KP∫0teP(τ)dτ-eP(0),]]>S2=eQ(t)+KQ∫0teQ(τ)dτ-eQ(0),]]>eP(T)=Ps*-Ps,]]>其中e_P(t)、e_Q(t)為瞬時功率誤差，K_P、K_Q為正值控制增益；

(ii)經過對切換函數求導數并整理可得：

dSdt=F+DUrαβs*,]]>

其中，F＝[F₁?F₂]^T，Urαβs*=urαurβT,]]>

F1F2=3ωrLr2σLm2usβ-usα-usα-usβψsαψsβ+3Rr2σLm-usα-usβ-usβusαirαirβ]]>

-LrσLm2Rs-ωslipωslipLrσLm2RsPsQs-32LrσLm2usα2+usβ20+KP(Ps*-Ps)KQ(Qs*-Qs),]]>

D=321σLmusαusβusβ-usα,]]>L_r和R_r分別為轉子自感和電阻，L_m為互感，ω_slip＝ω₁-ω_r為 滑差角頻率，σ＝1-L_sL_r/L_m²為漏感系數，L_s和R_s分別為定子自感和電阻；

(iii)根據切換函數的導數表達式設計出相應的控制器輸出，即為兩相定子 靜止(αβ)_s坐標系中DFIG(1)轉子側變換器(2)輸出電壓參考信號

Urαβs*=-D-1{F1F2+KP100KQ1sgn(S1)sgn(S2)},]]>

式中，K_P1、K_Q1為控制增益，開關函數sgn(S₁)和sgn(S₂)用連續函數替代以減小功 率抖動，其表達式為

其中λ_j＞0為滑模面的寬度，j＝1、2分別代表瞬時有功、無功功率。