[發明專利]基于PWM的直驅式風機的簡化方法及系統

有效

• 申請號: 201811308514.8
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109450316B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 張迪;袁賽軍;擺存曦;劉騰飛;趙曉東;郝治國;李旭濤
• 申請（專利權）人: 國網寧夏電力有限公司電力科學研究院;西安交通大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/08
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 翟磊

1.一種基于PWM的直驅式風機系統的簡化方法，其特征在于，包括：

識別直驅式風機系統的原始模型中的組成部件；以機側受控電壓源和機側受控電流源替換模擬所述原始模型中的機側變流器、以網側受控電壓源和網側受控電流源替換模擬所述原始模型中的網側變流器、以及為所述原始模型中的直流母線增設直流卸荷保護電路，形成簡化系統模型；

所述簡化系統模型中包括：風機模型、發電機模型、含所述直流卸荷保護電路的直流母線模型、機側平波阻抗模型、網側平波阻抗模型、無窮大電網、以及所述機側受控源和網側受控源；

其中，所述風機模型與所述發電機模型相連、所述發電機模型通過機側平波阻抗模型和機側受控源與直流母線模型相連、所述直流母線模型通過所述網側受控源和網側平波阻抗模型與無窮大電網相連；

所述簡化系統模型中替換模擬機側變流器的機側受控電壓源滿足如下數學模型：

其中，u_sa、u_sb、u_sc分別表示發電機機端的三相電壓，L_sa、L_sb、L_sc分別表示三相電感，R_sa、R_sb、R_sc分別表示三相阻抗，i_sa、i_sb、i_sc分別表示三相電流，S_sa、S_sb、S_sc分別變流器三個橋臂的開斷信號，U_dc表示直流母線電壓，C表示直流電容值，i_load表示網側變流器直流側電流；

所述簡化系統模型中機側受控電壓源模擬機側變流器交流側電壓，應滿足如下數學模型：

其中，v_sa、v_sb、v_sc分別表示變流器交流側電壓；

所述機側受控電壓源的控制信號滿足如下數學模型，是基于零d軸電流控制的矢量控制方法，q軸電流參考值經PI調節器得到受控電壓源的控制信號：

T_e＝1.5p[ψ_fi_sq+i_sdi_sq(L_sd-L_sq)]＝1.5pψ_fi_sq

其中，T_e表示電磁轉矩，i_sd、i_sq分別表示為發電機定子d、q軸電流，ψ_f表示為永磁鐵磁鏈，L_sd、L_sq分別表示為發電機d、q軸勵磁電感，p表示轉子極對數；

所述網側受控電壓源的控制信號滿足如下數學模型：

其中，u_sd、u_sq是網側變流器交流側電壓dq軸分量，ω₁是同步轉速，R/L是網側進線電阻/電感，i_d、i_q是網側電流dq軸分量，e_d是電網電壓矢量；

所述簡化系統模型具有以下設定：

其中，v_sa.ref、v_sb.ref、v_sc.ref分別表示機側受控電壓源；

P′_ac＝v_sa.refi_sa+v_sb.refi_sb+v_sc.refi_sc；

P′_dc＝P′_ac＝u_dci′_dc；

i′_dc＝P′_dc/u_dc

其中，P′_ac表示機側變流器交流側功率，P′_dc表示直流側功率，i′_dc表示機側變流器直流側電流；

當所述直流卸荷保護電路未啟動時，所述直流母線的電容充電電流滿足如下公式：

i_load＝i′_dc-i_c

其中，式中i_c表示直流母線充電電流、C表示直流母線電容值、d表示微分符號、t表示時間、U_dc表示直流母線電壓、U_dc^*表示直流母線電壓參考值、k_vp表示PI調節器比例常數、k_vi表示PI調節器積分常數、i_load表示網側變流器直流側電流、i′_dc表示機側變流器直流側電流。