[發明專利]一種雙饋感應發電機優化預測直接功率控制方法

無效

• 申請號: 201310373086.8
• 申請日: 2013-08-25
• 公開（公告）號: CN103427738A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 孫丹;方揚;鄧倫杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P21/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種風力發電領域內雙饋異步風力發電機轉子側電壓型變換器的PWM控制方法，特別涉及一種雙饋異步風力發電系統預測直接功率控制方法。

背景技術

現代大型風力發電系統主要采用雙饋異步發電機（DFIG）和永磁同步發電機兩種類型，為提高發電效率，均采用變速恒頻發電運行方式。其中，DFIG應用最多，技術最為成熟，是當前的主流機型。雙饋風力發電方案可實現變速恒頻控制，減小變換器的容量，還可實現有功、無功的解耦控制，可根據電網的要求輸出相應的感性或容性無功，這種無功控制的靈活性對電網非常有利。矢量控制（VC）和直接功率控制（DPC）一直是雙饋風力發電系統主流的控制策略。矢量控制可實現有功功率和無功功率的獨立調節，獲得良好的穩態性能，但需要較為復雜的同步速旋轉坐標變換和電網電壓的相位信息，PI調節器的參數整定復雜，動態性能稍差。傳統基于開關表的直接功率控制（LUT-DPC）無需同步速旋轉坐標變換，控制結構簡單、動態響應快，但需進行滯環比較和磁鏈扇區判斷，系統功率波動較大，該方法的穩態性能有待改進。預測直接功率控制（P-DPC）技術，因其能在無需空間矢量調制模塊SVM的情況下實現開關頻率恒定，有較好的穩態和動態性能，被認為是一種頗具潛力的DPC策略。但P-DPC的難點在于有效電壓矢量的選擇以及各有效矢量作用時間的確定，而且其可能出現的電壓矢量作用時間為負的情況會對控制帶來不利的影響。以上控制方法或在系統動態響應方面或在穩態運行方面有一定的缺陷，不能同時達到理想的效果，因此對雙饋感應發電機的P-DPC實施方法進行的深入研究具有重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種雙饋異步風力發電機的優化預測直接功率控制方法。本發明方法相比傳統的控制方法，無需增加額外硬件，且控制結構極為簡單，能夠達到較好的動態性能和穩態精度。

本發明的技術解決方案，一種雙饋異步風力發電機轉子側變換器優化預測直接功率控制方法，其特征在于，所述轉子側變換器優化預測直接功率控制方法，是在DFIG轉子側變換器的功率數學模型以及傳統預測直接功率控制方法的基礎上，對電壓空間矢量的選擇策略和作用時間處理上進行優化，避免了矢量作用時間出現負值的情況，可以快速地調節有功、無功功率，獲得良好的靜態性能；

所述的雙饋異步風力發電機轉子側變換器的優化預測直接功率控制方法，包括以下步驟：

1.一種雙饋異步風力發電機轉子側變換器優化預測直接功率控制方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）利用三個電壓霍爾傳感器（3）采集雙饋異步風力發電機DFIG（1）三相定子電壓信號U_sabc；利用三相電流霍爾傳感器（4）采集三相定子電流信號I_sabc；

（2）將采集得到的三相定子電壓信號U_sabc經過鎖相環（9）檢測得到定子電壓的角頻率ω_s和相位θ_s；于此同時采用編碼器（5）檢測DFIG的轉子位置θ_r，再經過微分器（6）計算轉速ω_r；并通過減法器計算得到滑差角頻率ω_slip=ω_s-ω_r；

（3）將采集得到的三相定子電壓信號U_sabc和三相定子電流信號I_sabc經靜止三相到二相坐標變換模塊（7），得到定子坐標系下的定子電壓矢量U_sαβ和定子電流矢量I_sαβ；

（4）將得到的定子電壓矢量U_sαβ、定子電流矢量I_sαβ通過功率計算模塊（10）計算定子輸出的有功、無功功率信號P_s、Q_s，并將該值與定子有功、無功功率參考值P_ref、Q_ref通過模塊（11）進行比較，得到有功、無功功率的偏差P_error、Q_error；

（5）將得到的定子電壓矢量U_sαβ經磁鏈計算模塊（8）得到定子兩相靜止坐標系下的定子磁鏈Ψ_sαβ，并根據DFIG的轉子位置θ_r經旋轉坐標變換模塊（12）得到轉子兩相旋轉坐標系下的定子磁鏈