感应风力发电机矢量及直接转矩控制综合方法技术

本发明专利技术涉及一种感应风力发电机矢量及直接转矩控制综合方法，它属于一种感应风力发电机在稳定运行状态下使用矢量控制以及在风力发电暂态过程中采用直接转矩控制的综合方法。本发明专利技术主要是解决现有风力发电机组存在的由于风力变化而呈现急剧不稳定运行的暂态过程中难以控制的技术难点。本发明专利技术的技术方案是：感应风力发电机矢量及直接转矩控制综合方法，其步骤是：感应风力发电机侧控制器通过转速测定器实时检测感应风力发电机转子及轮桨风机的转速，若转速测定器测得感应风力发电机为稳定运行状态时，采用矢量控制方法控制感应风力发电机运行，若转速测定器测得感应风力发电机为暂态运行状态时，采用直接转矩控制方法控制感应风力发电机运行。附图是本发明专利技术的控制原理框图。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，它属于一种感应 风力发电机在稳定运行状态下使用矢量控制以及在风力发电暂态过程中采用直接转矩控 制的综合方法。
技术介绍
众所周知，风力发电是可再生能源中最廉价、最有前途而又取之不尽的绿色能源。 目前国内外将变速恒频感应风力发电机组作为风力发电机组的一种主流机型（感应风力 发电机包括：鼠笼式感应风力发电机和转子绕组式感应风力发电机）。在感应风力发电机 组处于稳态运行时，传统的矢量控制方法对感应风力发电机组有较理想的控制能力，但当 风力发生突然变化时，由于这种传统的控制方法需实时进行将定子交流a、b、c系统向与转 子相对静止的直流d、q系统进行繁琐的坐标系变换，控制时间长，也就是当感应风力发电 机组处于暂态波动时，这种传统的矢量控制方法在时间响应速度上达不到风力发电系统的 控制要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有的风力发电机组存在的上述技术难点，并提供一种将传 统矢量控制与直接转矩控制相结合的。 本专利技术为解决上述技术难点而采用的技术方案是：感应风力发电机矢量及直接转 矩控制综合方法，其步骤是：感应风力发电机侧控制器通过转速测定器实时检测感应风力 发电机转子及轮浆风机的转速，若转速测定器测得感应风力发电机为稳定运行状态时，采 用矢量控制方法控制感应风力发电机运行，若转速测定器测得感应风力发电机为暂态运行 状态时，采用直接转矩控制方法控制感应风力发电机运行。 本专利技术所述矢量控制方法的步骤为： 轮浆风机在稳定运行状态下建立感应风力发电机矢量控制数学模型，即实时采集 感应风力发电机定子三相a、b、c交流电流及电压并将电流电压转换成控制感应风力发电 机定子的d，q轴电流电压分量；用脉冲宽度调制（PWM)技术通过对d、q轴分量电压电流的 控制，调节变换器中的相关绝缘栅双极三极管（IGBT)开关的栅极去控制感应风力发电机 的交流励磁电流频率，其可通过下列公式完成： 式⑴中：Ued为感应风力发电机定子d轴的电压，可实时采集计算求出；Re为感应 风力发电机定子电阻；ied为感应风力发电机定子d轴的电流，可实时采集计算求出；Led为 感应风力发电机定子d轴的等效电感，可由电机实验得出；c〇s为感应风力发电机同步角频 率，可由感应风力发电机直接转矩控制（WGDTC)方法实时求出；Leq为感应风力发电机定子 q轴的等效电感，可由电机实验得出；感应风力发电机定子q轴的电流，可实时采集计 算求出；ueq为感应风力发电机定子q轴的电压，可实时采集计算求出；1<^是实时采集的转 子电流有效值，并已折换到定子侧；R'x =Rx+R,，R'x是转子电路的总可变电阻，Rx是转 子电路的外接可变电阻，R,是转子电路的自身电阻，&和&均已折算到定子侧，当外接可变 电阻Rx = 0时，感应风力发电机由转子绕组式感应风力发电机转化为鼠笼式绕组感应风力 发电机；wx是转差角频率，wx= ?是感应风力发电机转子的角频率；Lem是感 应风力发电机定子和转子之间的互感，并已折算到定子侧，可由电机实验得出； 实时采集计算感应风力发电机定子端的电流、电压值，并将实时采集计算的电流、 电压值与前一时间段的电流、电压值进行比较，其差值为控制绝缘栅双极三极管（IGBT)栅 极的电压控制量进而对感应风力发电机进行实时控制；其差分控制方程为： 式（2)中：为感应风力发电机某一时间段控制绝缘栅双极三极管（IGBT) 栅极的定子电压d轴控制量；为感应风力发电机某一时间段控制绝缘栅双极三极管 (IGBT)栅极的定子电压q轴控制量；其它所有具有时间下标的电流电压量均为某一时间段 实时采集计算的相应的电流电压时间变量； 通过调节定子电压d、q轴控制量，对感应风力发电机侧有功功率和无功功率Qe 进行解耦控制，其控制方程为：(3) 通过电网侧d、q轴电压和电流的采集计算，对电网侧有功功率Ps和无功功率％进 行解耦控制，其控制方程为：Ps =usdisd+usqisqQs =usdisq+usqisd (4) 式⑷中：usd为电网侧的d轴电压，uSq为电网侧的q轴电压，isd为电网侧的d轴 电流，iSq为电网侧的q轴电流； 在d、q同步旋转坐标系下，通过控制直流电压Ed和变频器与电网交换的无功功率 Qs，实现电网侧有功功率Ps和无功功率Qs的单独解耦控制； uSq=0时，电网侦搜频器控制电压的方程为： 式（5)中：为电网S侧d轴电压实时采集计算的控制量，Ls为电网S侧的等 效电感，isdW为实时采集计算的电网侧电流d轴的电流分量，Rs为电网S侧的等效电阻，《sl 为电网S侧电流、电压角频率，iSqW为实时采集计算的电网侧电流q轴的电流分量，usdW为 前一时间段实时采集计算的电网侧电压d轴的电压分量，为电网S侧q轴电压实时采 集计算的控制量；上述控制量经过脉冲宽度调制（PWM)被送去作为调节相应的绝缘栅双极 三极管（IGBT)开关栅极的控制信息。 本专利技术所述直接转矩控制方法的步骤是： 当轮浆风机为暂态运行状态时，采用直接转矩控制（WGDTC)的方法控制感应风 力发电机：即根据动态的脉冲宽度调制（PWM)调节一个由直流电压Ed控制的六脉冲变换 器，使直流电压Ed通过电力电子开关绝缘栅双极三极管（IGBT)栅极的控制而产生定子同 步合成旋转磁场供该定子同步合成旋转磁场供&总是在控制变量供min<灼<^nax、 Tmin <Tt <Tmax和约束变量0min < 0t < 0 max的条件下使感应风力发电机定子的同步合 成旋转磁场供Gs的速度落后于转子的速度而使感应风力发电机输出与轮浆风力相适应的有 功电磁功率，所述仍、Tt、0 t是实时采集计算的感应风力发电机定子的同步合成旋转磁场 、转子的电磁转矩Tm以及感应风力发电机定子线电压Ea与电力电网电压的相位角 的时间变量，即在实时采集计算的时间段，奶=供0t= 0es，可通过下列 公式求得：式（6)和（7)中：0es是感应风力发电机G线电压Ea与电网S线电压Ea之间的 相位角，k是常数，Ed是用于感应风力发电机系统连接两侧变换器的直流链上的直流电源， 是转子角速度，匕是感应风力发电机转子上从风力轮浆上获得的每相功率，E2N是定子 等效电压，I:是定子电流，es是两者间的夹角，ns是感应风力发电机的同步速度，是感应 风力发电机向电网输出的三相有功电磁功率匕=3X(P广P#)，P#是转子上每相消耗的有 功功率，Ea是感应风力发电机定子线电压，是电力电网线电压，X't是感应风力发电机 定子线电压与电力电网线电压Ea之间的等效电抗； 所述感应风力发电机直接转矩控制（WGDTC)的所有控制变量及约束控制变量均 是矢量，并且这些矢量在某一特定的时间段都是在一定的范围内变化的，故将所有矢量替 换为模糊集合，即通过对感应风力发电机直接转矩控制（WGDTC)控制六脉冲变换器中相 应的绝缘栅双极三极管（IGBT)开关的栅极完成对所有模糊集合的分析控制，使其能更准 确的控制感应风力发电机定子的同步合成旋转磁场供Gs|完成对感应风力发电机直接转 矩控制，即策略控制模糊集合％(+) = //^>&)与同步合成旋转磁场模糊集合= 不断进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应风力发电机矢量及直接转矩控制综合方法，其特征是：感应风力发电机侧控制器通过转速测定器实时检测感应风力发电机转子及轮浆风机的转速，若转速测定器测得感应风力发电机为稳定运行状态时，采用矢量控制方法控制感应风力发电机运行，若转速测定器测得感应风力发电机为暂态运行状态时，采用直接转矩控制方法控制感应风力发电机运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，裴奇，李骁，
申请(专利权)人：上海迅微信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31