[發明專利]一種直驅永磁同步風力發電系統及其全自抗擾控制方法

有效

• 申請號: 201910402593.7
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110165962B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 魏春;江勇奇;張有兵;陳強
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02P21/26
• 分類號: H02P21/26;H02P21/22;H02P27/12;H02P21/13;H02J3/38
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種直驅永磁同步風力發電系統的全自抗擾控制方法，其特征在于，該方法采用轉子磁場定向的雙閉環矢量控制策略，外環為速度環，內環為電流環，雙環皆采用自抗擾控制器，步驟如下：

(1)為了實現最大風能捕獲，根據功率反饋法，由風機的實際功率值可得此功率下的發電機的最佳轉速值，以該值作為速度外環的給定轉速ω^*；

(2)以給定轉速ω^*和實際轉速ω作為速度環的ADRC的輸入信號，其輸出信號為定子電流q軸分量參考值

(3)實時采集機側換流器三相交流電流i_a，i_b，i_c，經過三相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的坐標變換abc/dq，得到兩相旋轉坐標系下定子電流d軸分量i_d和q軸分量i_q；

(4)以定子電流q軸分量參考值和實際定子電流q軸分量i_q作為電流環中一個ADRC的輸入信號，其輸出信號為定子電壓q軸分量參考值

(5)令定子電流d軸分量參考值以定子電流d軸分量參考值和實際定子電流d軸分量i_d作為電流環中另一個ADRC的輸入信號，其輸出信號為定子電壓d軸分量參考值

(6)和經過兩相旋轉坐標系到兩相靜止坐標系的坐標變換(dq/αβ)輸出兩相靜止坐標系下u_α、u_β；

(7)u_α、u_β采用電壓空間矢量調制SVPWM方法，輸出6路PWM控制機側換流器運行；

所述速度環的ADRC中，跟蹤微分器TD以給定轉速ω^*作為輸入信號，以ω^*的跟蹤信號v₁作為輸出信號，設計的TD數學模型如下：

e₁＝v₁-ω^*

其中r₁為速度因子，決定跟蹤的速度；

所述速度環的ADRC中，擴張狀態觀測器ESO以實際轉速ω和控制量作為輸入信號，輸出信號為ω的跟蹤值z₁及系統所受總擾動估計值z₂，設計的ESO數學模型如下：

e₂＝z₁-ω

其中β₁、β₂是ESO的系數，b₁＝3n_pi_qψ_f/J，n_p為永磁同步電機極對數，i_q為實際定子電流q軸分量，ψ_f為轉子永磁體磁鏈，J為轉動慣量；

所述速度環的ADRC中，非線性狀態誤差反饋NLSEF根據給定轉速ω^*的跟蹤信號v₁和實際轉速ω的跟蹤值z₁以及系統所受總擾動估計值z₂，設計的NLSEF數學模型如下：

e₃＝v₁-z₁

u₀＝k₁e₃

其中，u₀為初步控制量，k₁為NLSEF的系數，u₁為最終控制量，即所述電流環的ADRC中，跟蹤微分器(TD)以定子電流q或d軸分量參考值或作為輸入信號，以或的跟蹤信號v₂作為輸出信號，設計的TD數學模型如下：

其中r₂為電流因子，決定跟蹤的速度；

所述電流環的ADRC中，擴張狀態觀測器ESO

以實際定子電流q或d軸分量i_q或i_d和控制量或作為輸入信號，輸出信號為i_q或i_d的跟蹤值z₃及系統所受總擾動估計值z₄，設計的ESO數學模型如下：

e₅＝z₃-i_q(或i_d)

其中β₃、β₄是ESO的系數，b₂＝1/L，L為定子繞組的電感；

所述電流環的ADRC中，非線性狀態誤差反饋NLSEF根據定子電流q或d軸分量參考值或的跟蹤信號v₂和實際定子電流q或d軸分量i_q或i_d的跟蹤值z₃以及系統所受總擾動估計值z₄設計的NLSEF數學模型如下：

e₆＝v₂-z₃

u₂＝k₂e₆

其中，u₂為初步控制量，k₂為NLSEF的系數，u₃為最終控制量，即或