[發明專利]一種基于自抗擾的雙饋電機風電并網轉子勵磁控制系統

無效

• 申請號: 200910228077.3
• 申請日: 2009-11-09
• 公開（公告）號: CN101699759A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 周雪松;問虎龍;馬幼捷;李季;許立瑾;張書瑞;楊海珊;武磊
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02P9/14
• 分類號: H02P9/14;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域：

本發明是一種風電系統的并網控制系統，尤其是一種基于自抗擾的雙饋電機風電并網轉子勵磁控制系統。

(二)背景技術：

隨著世界環境日趨惡化，風力發電作為一種重要的可再生能源，越來越受到人們的廣泛關注，風電并網迅猛發展。與常規發電機組相比，風力發電機組具有顯著的特點：(1)風速的隨機性和不確定性決定風電功率具有隨機性和不確定性；(2)陸地風電場距離主電網和負荷中心較遠，多與薄弱的地方電力系統相聯；(3)異步風力發電機組運行時從電網吸收無功功率。風力發電最終的目的是并網，投入運行，在風力發電的諸多問題中，并網控制也成為一項關鍵技術之一。目前實現并網的方法和技術很多，有模糊邏輯實現風電并網控制，也有風電空載并網控制。雙饋發電機是一種繞線式異步電機，具有高階非線性強耦合的特點，直接對其進行控制難度很大，通過矢量變換可以簡化電機模型，使異步電機控制變得如直流電機控制一樣方便。但是發電機在運行中由于磁路飽和將會引起電感的變化，溫升將會引起電阻的變化，這給依賴電機參數的矢量控制帶來了困難。同時，商業化的機組如果每臺發電機都需要測量其參數并且修改控制器，這將會帶來額外的成本。所以設計一種自身不需要電機參數的控制算法或者能夠辨識發電機參數的控制系統變得非常必要。因而用自抗擾控制器實現并網控制就成為必然選擇。

(三)發明內容：

本發明的發明目的在于設計一種基于自抗擾的雙饋電機風電并網轉子勵磁控制系統，它可以克服現有并網控制系統的不足，是一種一種既能保留矢量控制優良的動態性能又可以摒棄矢量控制依賴電機參數的弱點的新型并網控制系統。

本發明的技術方案：一種基于自抗擾的雙饋電機風電并網轉子勵磁控制系統，包括雙PWM變換器，其特征在于它是由內環轉子d軸電流控制單元、內環轉子q軸電流控制單元以及外環定子電壓控制單元構成；所說的外環定子電壓控制單元的輸入端采集經坐標變換后的發電機定子電壓測量信號，其輸出端連接內環轉子d軸電流控制單元的輸入端；所說的內環轉子d軸電流控制單元的輸入端和內環轉子q軸電流控制單元的輸入端采集經Park和旋轉后的轉子電流，二者的輸出端分別經旋轉變換和三相/兩相變換后連接雙PWM變換器。

上述所說的內環轉子d軸電流控制單元和內環轉子q軸電流控制單元結構相同，均是由比例模塊、控制量限幅模塊、控制對象模塊以及擴張狀態觀測器構成；其中所說的比例模塊接收外環電壓控制單元輸出的轉子勵磁電流給定信號，其輸出端與控制量限幅模塊的輸入端連接；所說的控制量限幅模塊的輸入端還與擴張狀態觀測器的輸出端連接，其輸出端與控制對象模塊的輸入端連接；所說的控制對象模塊的輸出端輸出轉子勵磁電流信號給擴張狀態觀測器的輸入端；所說的擴張狀態觀測器的輸出端還與比例模塊的輸入端連接。

上述所說的控制量限幅模塊采用三極管限幅電路，它是由電阻R_b、電阻R_c和三極管T構成，其連接為常規連接。

上述所說的外環定子電壓控制單元由線性微分跟蹤器、絕對值變換單元、邏輯判斷模塊和計算模塊構成，其中，所說的線性微分跟蹤器采集定子電壓測量信號，輸出信號經絕對值變換單元后輸入給邏輯判斷模塊；所說的絕對值變換單元的輸入端采集定子電壓給定信號和電壓測量信號的差值信號Δu，經絕對值變換后輸入給邏輯判斷模塊；所說的邏輯判斷模塊的輸出端與計算模塊的輸入端連接；所說的計算模塊的輸入端同樣采集定子電壓給定信號和電壓測量信號的差值信號Δu，其輸出端輸出勵磁電流給定信號。

本發明的工作原理：