[實用新型]直驅式永磁同步風力發電系統中整流裝置的防擾動控制器

有效

• 申請號: 201220279915.7
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN202737756U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張紅斌;王紅勝
• 申請（專利權）人: 廣東迪奧技術工程有限公司
• 主分類號: H02M7/02
• 分類號: H02M7/02
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李永慶

技術領域

本實用新型涉及一種直驅式永磁同步風力發電系統，具體是一種直驅式永磁同步風力發電系統中整流裝置的防擾動控制器。

背景技術

直驅式永磁同步風力發電系統中整流裝置前端輸入為風機發出的變頻變幅交流電，隨機性大，為了解決輸入擾動的問題,傳統的方式采用單周控制技術，該技術是一種脈沖狀的非線性控制技術，這種技術利用了開關變換器的脈沖特性和非線性特性，實現電壓或電流平均值的即時控制，具有響應速度快，魯棒性好，抗輸入擾動能力強等特點。

單周期控制是在20世紀90年代初由Keyue?M.Semdley基于Buck電路提出的，它是一種大信號非線性控制方式，其基本思想是：控制功率開關管的導通時間或者關斷時間，在每個開關周期內，使功率開關變換器的開關變量平均值在穩態或者暫態嚴格等于控制參考或者與控制參考成比例。這種控制的最大特點是能在一個開關周期內有效抵制輸入側的擾動。下面以Buck變換器為例來具體闡明單周期控制技術的原理，如圖3所示。

為簡化分析過程，設電路工作在穩定狀態，濾波電感L和濾波電容C足夠大，以至于在一個工作周期內，輸出電壓和電流都可以看作恒定值，且Q為理想開關管，D為理想二極管，開關頻率????????????????????????????????????????????????為固定值。

當電路正常工作時，由觸發器組成的控制電路以恒定頻率產生開通脈沖，開通功率管Q，二極管D的電壓送到積分器(積分器初始狀態為零)，當積分器輸出電壓達到給定電壓時，比較器輸出發生翻轉，RS觸發器發出信號關斷開關管Q，與此同時，RS觸發器發出復位信號使實時積分器復位至零，為下一周期做好準備，工作波形如圖3-2所示。經過以上分析，我們可以得出控制方程如下式：

?????????????????????（3-1）

如果給定信號為常數，二極管的平均電壓就為常數，從而輸出電壓就為常數。

在單周期控制中，占空比由下式決定：

???????????????????????????????（3-2）

可見，占空比d是輸入電壓和參考電壓的非線性函數，因而這種控制方式屬非線性控制。由于這種非線性控制的存在，使得處電壓平均值在每一開關周期內都與完全相同，并且與輸入電壓大小無關。這樣，輸出電壓便是參考電壓的線性函數：

??????????????????????????（3-3）

如果這種控制方法能夠實現的話，那么的過渡過程將在一個開關周期內完成，因而此種控制方法被定義為單周期控制。

以上討論的單周期控制技術是基于恒定開關頻率下推導出來的。實際上，這種理論適用于任何形式的開關，包括：恒頻開關、恒導通時間開關、恒關斷時間和變導通、關斷時間開關。下面就單周期控制的一般理論進行討論。

假定功率開關管Q以一定頻率工作的開關函數，即：

??????????????????????????（3-4）

式中：表示開通時間，表示關斷時間，和滿足，開關的占空比，為開關的輸入信號，為輸出信號，、與的關系=。

假設開關頻率遠遠高于輸入信號及給定參考信號的頻帶，即和均可視為緩慢變化信號。對于傳統控制而言，占空比由線性調制而成，調制關系如下式：

=???????????????????????????????（3-5）

因此存在下式：

??????????（3-6）

所以，當應用傳統的電壓反饋控制，開關輸出信號為輸出信號與給定參考信號的乘積，輸入信號的變化，必然導致輸出的變化。如果采用占空比的非線性調制，其原則是保證在每一開關周期內，開關輸出信號的積分值與參考信號的積分值相同，即：

??????????????????????（3-7）

上式的物理意義是在一個周期內，開關輸出信號的平均值與參考信號的平均值相同。因此開關輸出信號只需在一個開關周期內便可跟蹤給定信號，即：

??????????????????（3-8）

這種非線性的控制技術稱為單周期控制技術。在這種控制思想下，開關輸出信號的平均值只與給定信號有關，即，開關輸出信號完全抑制了輸入信號的影響，線性地再現了給定信號。因此，單周期控制，將一個非線性開關變成了一個線性開關，是一種非線性控制技術。