[發明專利]無定子電壓電流傳感器的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法

在審

• 申請號: 201911283724.0
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111106778A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 吳超;年珩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02P21/28
• 分類號: H02P21/28;H02P21/22;H02P27/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種無定子電壓電流傳感器的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法，所述DFIG-DC系統包括DFIG、不控整流橋以及轉子逆變器，DFIG轉子側通過轉子逆變器連接至直流母線，DFIG定子側通過不控整流橋連接至直流母線；其特征在于，所述定子功率及頻率控制方法包括如下步驟：

(1)采集DFIG的三相轉子電流、不控整流橋的直流電流I_dcs以及直流母線電壓V_dc，同時檢測DFIG的轉速ω_r和轉子位置角θ_r；

(2)給定定子頻率參考值為ω_s，對其積分得到同步旋轉坐標系角度θ_s，使θ_s減去轉子位置角θ_r得到轉差角θ_slip；

(3)利用轉差角θ_slip對三相轉子電流進行坐標變換，得到同步旋轉坐標系下轉子電流的d軸分量I_rd和q軸分量I_rq；

(4)使直流母線電壓V_dc與直流電流I_dcs相乘得到定子功率P_s，給定定子功率參考值為P_sref，對定子功率誤差進行PI控制得到轉子電流d軸參考值I_rdref；

(5)分別對d軸和q軸的轉子電流誤差進行PI控制得到轉子電壓的d軸分量U_rd和q軸分量U_rq；

(6)基于轉子電壓d軸分量U_rd和q軸分量U_rq通過脈寬調制生成一組PWM信號用以對轉子逆變器中的功率器件進行開關控制，實現DFIG定子功率和定子頻率的精準控制。

2.根據權利要求1所述的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法，其特征在于：所述步驟(2)中通過以下公式計算轉差角θ_slip；

其中：s為拉普拉斯算子，1/s表示積分運算。

3.根據權利要求1所述的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法，其特征在于：所述步驟(3)中通過以下公式計算轉子電流d軸分量I_rd和q軸分量I_rq；

其中：I_ra、I_rb、I_rc對應為DFIG的abc三相轉子電流。

4.根據權利要求1所述的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法，其特征在于：所述步驟(4)中通過以下公式計算定子功率P_s和轉子電流d軸參考值I_rdref；

P_s＝V_dc·I_dcs

其中：s為拉普拉斯算子，K_pp和K_ip分別為比例系數和積分系數。

5.根據權利要求1所述的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法，其特征在于：所述步驟(5)中通過以下公式計算轉子電壓的d軸分量U_rd和q軸分量U_rq；

其中：s為拉普拉斯算子，K_pi和K_ii分別為比例系數和積分系數，I_rqref為轉子電流q軸參考值。

6.根據權利要求5所述的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法，其特征在于：所述轉子電流q軸參考值I_rqref設定為0，實現轉子電流定向。

7.根據權利要求1所述的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法，其特征在于：所述步驟(6)中采用SVPWM技術生成PWM信號用以對轉子逆變器中的功率器件進行開關控制。

8.根據權利要求1所述的DFIG-DC系統定子功率及頻率控制方法，其特征在于：定子頻率和同步旋轉坐標系角度都是直接給定，可以避免采用定子電壓模型或者電流模型計算定子頻率和定子磁鏈角度，可以降低參數依賴性和直流偏置影響；同時由于定子功率直接采用轉子電流控制，定子頻率直接給定，所以定子電壓和電流傳感器都可以減去，進一步降低系統成本和提高可靠性。