一種用于直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)變流器的多指標(biāo)非線性控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)變流器的多指標(biāo)非線性控制方法，其包括以下步驟：1）確定風(fēng)輪機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)側(cè)、變流器直流環(huán)輸入級(jí)，中間直流環(huán)節(jié)和輸出級(jí)的電流、電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型，確定風(fēng)電系統(tǒng)的約束方程；2）根據(jù)風(fēng)電系統(tǒng)控制要求，建立非線性控制方法的微分代數(shù)系統(tǒng)；3）確定風(fēng)電系統(tǒng)的非線性控制律。本發(fā)明針對(duì)直驅(qū)永磁風(fēng)電系統(tǒng)脈沖寬度調(diào)制型變流器的非線性控制策略，控制占空比和調(diào)制角實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖寬度調(diào)制型變流器的控制，使輸出電壓的平滑性好和抗干擾性好，保持風(fēng)電系統(tǒng)的小擾動(dòng)穩(wěn)定和改善風(fēng)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。即使電網(wǎng)電壓不對(duì)稱或電網(wǎng)電壓跌落程度過(guò)大，也可以輸出平滑的電壓，保證電力和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】—種用于直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)變流器的多指標(biāo)非線性控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(風(fēng)電系統(tǒng))，尤其涉及一種用于直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)變流器的多指標(biāo)非線性控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源短缺和環(huán)境惡化問(wèn)題的日益嚴(yán)重，風(fēng)電作為一種可再生能源，是當(dāng)前發(fā)展最快的新能源之一，受到世界各國(guó)的高度重視。由于永磁同步發(fā)電機(jī)(PMSG, permanentmagnet synchronous generator)的轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，發(fā)出頻率和電壓均變化的交流電，需要通過(guò)變流裝置才能聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)不需要齒輪箱，具有直接驅(qū)動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率較高等優(yōu)點(diǎn)，因而能夠改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換的效率。
[0003]對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(風(fēng)電系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，首先，風(fēng)輪機(jī)受風(fēng)力的驅(qū)動(dòng)開(kāi)始發(fā)電，由永磁發(fā)電機(jī)輸出三相交流電通過(guò)整流器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，然后根?jù)電網(wǎng)對(duì)交流電頻率的要求，利用逆變器將直流電再轉(zhuǎn)變成具有相應(yīng)頻率的交流電，再將該交流電經(jīng)過(guò)變壓器變壓后送入電網(wǎng)；通常情況下，整流器和逆變器的組合稱為變流器。
[0004]現(xiàn)有直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(風(fēng)電系統(tǒng))中的電力電子變換電路可以有不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)每種電力電子變換拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，整個(gè)風(fēng)電系統(tǒng)的控制方法都會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，由二極管不控整流橋構(gòu)成的整流方式稱為不可整流方式，由可控整流橋構(gòu)成的整流方式稱為可控整流方式。當(dāng)電路中的負(fù)載嚴(yán)重不平衡或電網(wǎng)出現(xiàn)短時(shí)故障(如短路)時(shí)，會(huì)使電網(wǎng)電壓不對(duì)稱。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落程度過(guò)大，會(huì)影響電力和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，風(fēng)電流變器的正常工作也會(huì)受到嚴(yán)重影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服以上缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)非線性控制方法，控制占空比和調(diào)制角實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖寬度調(diào)制型變流器的控制，使輸出電壓的平滑性好和抗干擾性好的一種用于直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)變流器的多指標(biāo)非線性控制方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種用于直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)變流器的多指標(biāo)非線性控制方法，所述多指標(biāo)非線性控制方法包括以下步驟:
[0007]I)
[0008]一種用于直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)變流器的多指標(biāo)非線性控制方法，其特征在于:所述多指標(biāo)非線性控制方法包括以下步驟:
[0009]I)確定風(fēng)輪機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)側(cè)、變流器直流環(huán)輸入級(jí)，中間直流環(huán)節(jié)和輸出級(jí)的電流、電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型，建立風(fēng)電系統(tǒng)的約束方程；
[0010]Al、風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械功率為風(fēng)力機(jī)從空氣中捕獲的風(fēng)能，風(fēng)輪機(jī)的機(jī)械功率Pm
由式(I)所示:弋A)，其中 λ = Rq/vw ；(I)
[0011]式(I)中P為空氣的密度，R為風(fēng)輪機(jī)葉片半徑，Vw為風(fēng)速，Cp為風(fēng)能利用系數(shù)，是永磁體勵(lì)磁磁鏈Y和槳距角β的非線性函數(shù)，β為葉片的槳距角，λ為風(fēng)力機(jī)葉尖速t匕，ω為風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速；
[0012]B1、建立永磁同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型:
[0013]分別以d、q軸建立坐標(biāo)系，假設(shè)d、q坐標(biāo)系以同步速度旋轉(zhuǎn)，且q軸超前于d軸，將d軸定位于定子永磁體的磁鏈方向上,貝U在d、q軸坐標(biāo)下的永磁同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)變流器的多指標(biāo)非線性控制方法，其特征在于:所述多指標(biāo)非線性控制方法包括以下步驟: I)確定風(fēng)輪機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)側(cè)、變流器直流環(huán)輸入級(jí)，中間直流環(huán)節(jié)和輸出級(jí)的電流、電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型，建立風(fēng)電系統(tǒng)的約束方程； Al、風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械功率為風(fēng)力機(jī)從空氣中捕獲的風(fēng)能，風(fēng)輪機(jī)的機(jī)械功率Pm由式
【文檔編號(hào)】H02J3/24GK103475009SQ201310334453
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】李嘯驄, 王忠勇 申請(qǐng)人:李嘯驄, 王忠勇