[發(fā)明專利]一種雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410146299.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN104980075B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘自強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 維諦技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

目前，雙饋電機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，尤其是在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。在需要對(duì)雙饋電機(jī)的定子有功功率或定子無(wú)功功率進(jìn)行控制的應(yīng)用場(chǎng)景中，對(duì)雙饋電機(jī)控制的方法之一是使用多標(biāo)量控制方式，直接對(duì)雙饋電機(jī)定子功率進(jìn)行控制。

雙饋電機(jī)的多標(biāo)量控制方法采用定子坐標(biāo)系，選擇電機(jī)定子有功功率、電機(jī)定子無(wú)功功率、電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)定子磁鏈的平方作為狀態(tài)變量，獲得雙饋電機(jī)的狀態(tài)方程，再利用非線性反饋?lái)?xiàng)使雙饋電機(jī)的狀態(tài)方程線性化，將雙饋電機(jī)的狀態(tài)方程變換為電機(jī)定子有功功率和電機(jī)定子無(wú)功功率的直接方程，可以直接對(duì)電機(jī)定子有功功率和電機(jī)定子無(wú)功功率進(jìn)行閉環(huán)控制。以定子有功功率為例，現(xiàn)有雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)中定子功率控制環(huán)路如圖1所示，其中：

為定子給定有功功率；

P_s(s)為定子輸出有功功率；

W₁(s)為非線性反饋?lái)?xiàng)；

C_p(s)為有功功率調(diào)節(jié)器；

G_p(s)為雙饋電機(jī)對(duì)定子有功功率的傳遞函數(shù)。

表征了非線性反饋?lái)?xiàng)W₁(s)對(duì)定子輸出有功功率P_s(s)的影響P_w(s)的閉環(huán)傳遞函數(shù)H_w1(s)為：

可見，圖1所示的定子有功功率控制環(huán)路忽略了非線性反饋?lái)?xiàng)對(duì)定子輸出有功功率的影響。在定子坐標(biāo)系下，所有中間變量均為交流量，在非線性反饋?lái)?xiàng)的頻率超過(guò)控制環(huán)路拓?fù)涑橄笙率芸貙?duì)象本身截止頻率時(shí)，功率控制環(huán)路就有可能會(huì)產(chǎn)生震蕩。圖1所示的定子功率控制環(huán)路完全依靠受控對(duì)象本身的特性對(duì)可能的震蕩進(jìn)行抑制，因此功率控制環(huán)路的穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種在同步坐標(biāo)系下的雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法，可以提高定子功率控制環(huán)路的穩(wěn)定性。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括：

功率計(jì)算單元，用于根據(jù)同步坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)的定子電壓和定子電流，確定雙饋電機(jī)的定子瞬時(shí)輸出功率；

非線性反饋?lái)?xiàng)計(jì)算單元，用于根據(jù)同步坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)的定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子機(jī)械角頻率和電機(jī)參數(shù)，確定非線性反饋?lái)?xiàng)；

功率調(diào)節(jié)器，用于根據(jù)同步坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)的定子給定功率和所述功率計(jì)算單元確定的定子瞬時(shí)輸出功率，確定定子功率調(diào)節(jié)信號(hào)；

轉(zhuǎn)子電壓計(jì)算單元，用于根據(jù)同步坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)的電機(jī)控制信號(hào)，確定雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓；所述電機(jī)控制信號(hào)，包括所述非線性反饋?lái)?xiàng)計(jì)算單元確定的非線性反饋?lái)?xiàng)和所述功率調(diào)節(jié)器確定的定子功率調(diào)節(jié)信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種雙饋電機(jī)的控制方法，包括：

根據(jù)同步坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)的定子電壓和定子電流，確定雙饋電機(jī)的定子瞬時(shí)輸出功率；以及根據(jù)同步坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)的定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子機(jī)械角頻率和電機(jī)參數(shù)，確定非線性反饋?lái)?xiàng)；

根據(jù)同步坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)的定子給定功率和所述定子瞬時(shí)輸出功率，確定定子功率調(diào)節(jié)信號(hào)；

根據(jù)同步坐標(biāo)系下雙饋電機(jī)的電機(jī)控制信號(hào)，確定雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓；所述電機(jī)控制信號(hào)，包括所述非線性反饋?lái)?xiàng)和所述定子功率調(diào)節(jié)信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的方案中，采用同步坐標(biāo)系，可以將控制系統(tǒng)中的大部分中間變量變?yōu)橹绷髁浚虼四軌驕p小非線性反饋?lái)?xiàng)對(duì)定子輸出功率的影響，提高功率控制環(huán)路的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)中定子有功功率控制環(huán)路的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)中定子有功功率控制環(huán)路的示意圖之一；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)中定子有功功率控制環(huán)路的示意圖之二；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)中定子無(wú)功功率控制環(huán)路的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)的詳細(xì)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙饋電機(jī)的控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式