也實(shí)現(xiàn)對(duì)定轉(zhuǎn)子磁鏈進(jìn)行同步弱磁控制。
[0015]電壓矢量作用時(shí)間的計(jì)算，設(shè)定在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期7；內(nèi)所選三個(gè)電壓矢量的作 用時(shí)間分為V，其中為零矢量的作用時(shí)間，為兩個(gè)有效矢量的作用時(shí)間 (^0+4+^=0。則一個(gè)開(kāi)關(guān)周期結(jié)束，轉(zhuǎn)子磁鏈跟蹤誤差可用下列函數(shù)表示：
下的^軸的轉(zhuǎn)子磁鏈變化率^^^^^^分別為所選矢量作用下的/^軸的轉(zhuǎn)子磁鏈變化 率。
[0016]雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制的目標(biāo)是在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期結(jié)束時(shí)刻， 使實(shí)際轉(zhuǎn)子磁鏈值與給定轉(zhuǎn)子磁鏈誤差最小。為了在每個(gè)控制周期內(nèi)最大限度的減小〃、 0軸轉(zhuǎn)子磁鏈誤差，采用最小二乘優(yōu)化算法定義價(jià)值函數(shù)為：
以價(jià)值函數(shù)JT最小為約束條件，可以求出每個(gè)控制周期內(nèi)三個(gè)矢量的最佳作用時(shí) 間。
[0017] 電壓矢量作用時(shí)間的計(jì)算應(yīng)滿足下列條件：
在某個(gè)控制周期內(nèi)，當(dāng)兩個(gè)有效電壓矢量的作用時(shí)間之和rs時(shí)，零矢量不再作 用，兩個(gè)有效電壓矢量的作用時(shí)間調(diào)整為：
采用空間矢量調(diào)制得到各橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
[0018] 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制開(kāi)關(guān)頻率恒定，可有效降低紋波電流 和電流失真。定轉(zhuǎn)子磁鏈的關(guān)系直接影響定轉(zhuǎn)子電流的大小，定頻模型預(yù)測(cè)控制方法根據(jù) 轉(zhuǎn)子磁鏈誤差選擇三個(gè)矢量的最佳作用時(shí)間，使轉(zhuǎn)子磁鏈實(shí)際大小和最優(yōu)轉(zhuǎn)子磁鏈給定誤 差最小，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時(shí)最優(yōu)控制。所有變量基于兩相靜止參考坐標(biāo)系，無(wú)需復(fù)雜的 坐標(biāo)變換，同時(shí)采用倍頻的模型預(yù)測(cè)控制，兩者都提高了控制器的響應(yīng)速度，該控制方法在 故障過(guò)程中可有效地控制轉(zhuǎn)子電流在1. 5-1. 6倍額定電流以內(nèi)，電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)較小，定 子側(cè)有功功率和無(wú)功功率波動(dòng)較小。
[0019] 圖2為電網(wǎng)故障下轉(zhuǎn)子定頻模型預(yù)測(cè)控制框圖。其具體步驟如下：（1)、將測(cè)得 的轉(zhuǎn)子角速度義進(jìn)行積分運(yùn)算得到1;(2)、采集雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子三相電壓 ，轉(zhuǎn)子三相電流i"、irt、和定子三相電流iS3、isA、/%經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到定子 參考兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子兩相電壓，轉(zhuǎn)子兩相電流i。、id和定子兩相電 流is(7、is/;;(3)、將定子參考兩相靜止坐標(biāo)系下的定子兩相電流is(7、is/;，轉(zhuǎn)子兩相電 流ip、id，定子自感4,轉(zhuǎn)子自感4?和定轉(zhuǎn)子間互感4進(jìn)行定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算 得到定子磁鏈^^/^軸分量^^^屯^和轉(zhuǎn)子磁鏈^^/^軸分量^^^^^^^乂轉(zhuǎn)子 側(cè)變換器電壓可分別有八個(gè)電壓矢量表示，其中六個(gè)為有效矢量（M-K6),二個(gè)為零矢量
流側(cè)電壓；（5)、由定子參考兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓計(jì)算出與之 間的夾角，進(jìn)而判斷出電壓矢量所在的扇區(qū)，根據(jù)扇區(qū)選擇的結(jié)果，選擇出扇區(qū)相鄰的 兩個(gè)有效電壓矢量，再加上一個(gè)零矢量，共同作用在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，則這三個(gè)矢量中必 然同時(shí)有可使轉(zhuǎn)子磁鏈增加和減小的矢量；（6)、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電壓在
鏈〃、f軸的實(shí)際值，為定子參考兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電流額定值，這樣可以 控制轉(zhuǎn)子電流在其額定值附近波動(dòng)，在故障期間以隨W 變換自適應(yīng)改變，實(shí)現(xiàn)對(duì) 轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時(shí)最優(yōu)控制，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)對(duì)定轉(zhuǎn)子磁鏈進(jìn)行同步弱磁控制；（8)、電壓矢量 作用時(shí)間的計(jì)算，設(shè)定在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期7；內(nèi)所選三個(gè)電壓矢量的作用時(shí)間分為V心 其中（C)為零矢量的作用時(shí)間，4、為兩個(gè)有效矢量的作用時(shí)間（i〇+A+^2=K)，則一個(gè)開(kāi)
，e^。、e^、分別為所選矢量作用下的軸的轉(zhuǎn)子磁鏈變化率，ej。、e^、分別為 所選矢量作用下的P軸的轉(zhuǎn)子磁鏈變化率；（9)、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型 預(yù)測(cè)控制的目標(biāo)是在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期結(jié)束時(shí)刻，使實(shí)際轉(zhuǎn)子磁鏈值與給定轉(zhuǎn)子磁鏈誤差 最小，為了在每個(gè)控制周期內(nèi)最大限度的減小〃、0軸轉(zhuǎn)子磁鏈誤差，采用最小二乘
每個(gè)控制周期A內(nèi)三個(gè)矢量的最佳作用時(shí)間；（10)、電壓矢量作用時(shí)間的計(jì)算應(yīng)滿足
得到各橋臂開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
[0020] 圖3為電網(wǎng)電壓發(fā)生三相對(duì)稱跌落60%故障時(shí)轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制的運(yùn) 行結(jié)果圖，從圖中可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩幾乎為零，波動(dòng)較小，在電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為 2000A，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制，此時(shí)轉(zhuǎn)子電流為3000A，轉(zhuǎn)子電流 控制在1. 5倍額定峰值電流以內(nèi)。
[0021] 圖4為電網(wǎng)電壓發(fā)生單相跌落60%故障時(shí)轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制的運(yùn)行結(jié)果 圖，從圖中可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩幾乎為零，波動(dòng)較小，在電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為2000A， 當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，采用轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制，此時(shí)轉(zhuǎn)子電流為3200A，轉(zhuǎn)子電流控制在 1. 6倍額定峰值電流以內(nèi)。
[0022] 以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該 了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原 理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入 本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于：電網(wǎng)電壓穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 時(shí)，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器采用基于定子磁鏈定向的矢量控制，電網(wǎng)電壓驟降故障 運(yùn)行時(shí)，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制，該轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制 的具體步驟為： (1 )、電網(wǎng)發(fā)生驟降故障時(shí)，設(shè)置轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)方法的控制頻率為基于定子磁 場(chǎng)定向的矢量控制的2倍； (2) 、將測(cè)得的轉(zhuǎn)子角速度義進(jìn)行積分運(yùn)算得到匕； (3) 、采集雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子三相電壓，轉(zhuǎn)子三相電流i"、irt、和定子三 相電流isa、isA、i:經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到定子參考兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子兩相電壓 轉(zhuǎn)子兩相電流ir^、id和定子兩相電流is^、iSje; (4) 、將定子參考兩相靜止坐標(biāo)系下的定子兩相電流is(7、is/;，轉(zhuǎn)子兩相電流ip、iu， 定子自感A3，轉(zhuǎn)子自感4?和定轉(zhuǎn)子間互感4進(jìn)行定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算得到定子磁鏈 ??、f軸分量w…Wsj6和轉(zhuǎn)子磁鏈《?、f軸分量w (5)、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電壓分別由八個(gè)電壓矢量表不，其中六個(gè)^為有效矢量，二個(gè)％直流側(cè)電壓； (6) 、由定子參考兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子兩相電壓，計(jì)算出與之間的 夾角，進(jìn)而判斷出電壓矢量所在的扇區(qū)，根據(jù)扇區(qū)選擇的結(jié)果選擇出扇區(qū)相鄰的兩個(gè)有效 電壓矢量，再加上一個(gè)零矢量，共同作用在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，則這三個(gè)矢量中必然同時(shí)有可使 轉(zhuǎn)子磁鏈增加和減小的矢量； (7)、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電壓在兩相定子參考靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓公開(kāi)始作用時(shí)刻《、f軸轉(zhuǎn)子磁鏈值，Wp(k+1)和(k+1)分別為當(dāng)前矢量作用結(jié)束時(shí)刻 ?、f軸轉(zhuǎn)子磁鏈值； (8) 、對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈的給定值進(jìn)行計(jì)算，即^，其中0軸的實(shí)際值，為定子參考兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子兩相電流額定值，控制轉(zhuǎn)子兩相 電流在其額定值附近波動(dòng)，故障期間Ws變換自適應(yīng)改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)時(shí)最 優(yōu)控制，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)對(duì)定轉(zhuǎn)子磁鏈進(jìn)行同步弱磁控制； (9)、電壓矢量作用時(shí)間的計(jì)算，設(shè)定在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期7；內(nèi)所選三個(gè)電壓矢量 的作用時(shí)間分為V 4，其中為零矢量的作用時(shí)間，4為兩個(gè)有效矢量的 作用時(shí)間，in+QkT：，則一個(gè)開(kāi)關(guān)周期結(jié)束，轉(zhuǎn)子磁鏈跟蹤誤差用下列函數(shù)表示：的轉(zhuǎn)子磁鏈變化率，eM、e/n、分別為所選矢量作用下的f軸的轉(zhuǎn)子磁鏈變化率； (10) 、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制的目標(biāo)是在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期結(jié)束時(shí) 亥IJ，使實(shí)際轉(zhuǎn)子磁鏈值與給定轉(zhuǎn)子磁鏈誤差最小，每個(gè)控制周期內(nèi)最大限度的減小〃、f最小為約束條件，求出每個(gè)控制周期7；內(nèi)三個(gè)矢量的最佳作用時(shí)間；間矢量調(diào)制得到各橋臂開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈定頻模型預(yù)測(cè)控制方法，此方法基于對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈變化的判斷，采取三電壓矢量選擇法，電壓矢量選擇模式要求在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)選擇與轉(zhuǎn)子電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個(gè)有效矢量和一個(gè)零矢量，使轉(zhuǎn)子磁鏈跟隨給定值，轉(zhuǎn)子磁鏈實(shí)時(shí)最優(yōu)給定值與定子磁鏈的實(shí)際值同步，為了減弱定子磁鏈對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈的故障沖擊，根據(jù)價(jià)值函數(shù)最小化原則確定所選兩個(gè)有效矢量和一個(gè)零矢量的作用時(shí)間，最后采用調(diào)制技術(shù)獲得開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)，該方法在開(kāi)關(guān)周期內(nèi)以轉(zhuǎn)子磁鏈誤差最小為目標(biāo)對(duì)變換器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子磁鏈的快速跟蹤控制。本發(fā)明開(kāi)關(guān)頻率恒定，無(wú)需較高的采樣頻率且控制精度較高，可有效地控制轉(zhuǎn)子電流在允許的最大電流以內(nèi)。
【IPC分類(lèi)】H02P9/10
【公開(kāi)號(hào)】CN104967377
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510393259
【發(fā)明人】王萌, 逯亞瑩, 施艷艷, 王燕, 高金輝
【申請(qǐng)人】河南師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月7日