[發明專利]一種雙饋電機柔性功率控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201811149726.6
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109510548B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 張永昌;焦健;徐東林
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H02P21/28
• 分類號: H02P21/28;H02J3/26;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王剛

本發明公開了一種雙饋電機柔性功率控制方法和裝置，包括：根據采樣的定子電壓和定子電流，計算定子功率實際值；根據原信號定子電壓和延時信號定子電壓，計算定子電壓正負序分量；根據得到的定子電壓正負序分量和定子復功率參考值，引入不同控制目標對應的系數，計算功率補償值和最終功率參考值；根據轉子電壓計算式，根據得到的最終功率參考值、定子功率實際值、定子電壓、定子電流、轉子電流、電機轉速、電機參數和系統參數，計算轉子電壓參考值；采用空間矢量脈寬調制方法得到轉子電壓參考值所需要的兩個非零矢量和一個零矢量及作用時間，按照矢量作用時間兩兩求和之后的大小關系，計算在一個控制周期內使用的兩段基本電壓矢量和作用時間。

技術領域

本發明涉及雙饋電機風力發電領域，特別是指一種雙饋電機柔性功率控制方法及裝置。

背景技術

雙饋電機(DFIG)是目前應用最為廣泛的風力發電機，在整個風電產業中占據極為重要的地位，因此針對高性能雙饋電機控制算法的研發顯得尤為重要。由于雙饋電機定子側直接與電網相連，極有可能運行于不平衡電網的條件下，不平衡電網下雙饋電機的控制多以矢量控制(VC)為基礎進行改進，然而矢量控制本身就已經較為復雜，增加改進措施后，算法的整體復雜度再次大幅度提升，雙向旋轉坐標變換和電壓、電流的正負需分離同樣會令算法整體的計算負擔加重，導致系統動態性能變差。

針對上述問題，有學者提出了一些解決方法，如《IEEE Transactions on PowerElectronics》2010年第25卷第2期的文獻《Direct Power Control of Doubly-Fed-Induction-Generator-Based Wind Turbines Under Unbalanced Grid Voltage》中提出一種在不平衡電網下的直接功率控制，這種方法可以通過疊加功率補償值的方式對不平衡電網帶來的影響進行有針對性的抑制，但是電壓、電流的正負序分離環節并沒有消除，計算負擔仍然較重，同時其穩態性能受直接控制的限制而較差。有學者提出將MPC引入不平衡電網下的控制方法，如《IEEE Transactions on Industry Applications》2015年第51卷第1期的文獻《Model Predictive Control of Grid-Connected Inverters for PV SystemsWith Flexible Power Regulation and Switching Frequency Reduction》這種方法原理簡單，相比于DPC，在動態性能相近的情況下實現了更好的穩態性能，但動態性能較差的問題仍然存在。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種雙饋電機柔性功率控制方法及裝置，顯著提升雙饋電機的動態性能。

基于上述目的，本發明提供的雙饋電機柔性功率控制方法，包括：

根據采樣的定子電壓和定子電流，計算定子功率實際值，給定定子復功率參考值；

根據原信號定子電壓和延時信號定子電壓，計算定子電壓正序分量和定子電壓負序分量；

根據得到的所述定子電壓正序分量、定子電壓負序分量和所述定子復功率參考值，引入不同控制目標對應的系數，計算功率補償值和最終功率參考值；

根據轉子電壓計算式，根據得到的所述最終功率參考值、定子功率實際值、定子電壓、定子電流、轉子電流、電機轉速、電機參數和系統參數，計算轉子電壓參考值；

采用空間矢量脈寬調制方法SVPWM得到所述轉子電壓參考值所需要的兩個非零矢量及作用時間和一個零矢量及作用時間，按照矢量作用時間兩兩求和之后的大小關系，計算在一個控制周期內使用的兩段基本電壓矢量和作用時間。

進一步的，所述根據采樣的定子電壓和定子電流，計算定子功率實際值，給定定子復功率參考值步驟包括：

設定子電壓為u_s，定子電流為i_s；