[发明专利]双馈风力发电机无位置传感器矢量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双馈风力发电机的矢量控制方法，特别是一种在无位置传感器的条件下实施双馈风力发电机的矢量控制方法，属于风力发电技术领域。

背景技术

近年来，变速恒频双馈异步风力发电技术得到广泛的应用。双馈风力发电机系统在运行中，需要准确的电机转速和位置信息。因此，高解析度的位置以及速度传感器是必须的。目前，双馈异步风力发电机组大多采用带位置传感器的定子磁链定向的矢量控制技术来实现发电系统的有功功率和无功功率的解耦控制。

但是，速度和位置传感器的安装会给双馈异步风力发电系统带来一些新的问题，比如系统可靠性降低，成本增大，维护成本增加等等。然而在理论上，人们可以通过双馈风力发电机的电压和电流实时的计算出电机的转速和转子位置角的。依据该理论，双馈风力发电机不需要速度或者位置传感器依然可以实现磁场定向的矢量控制，即无位置传感器矢量控制。双馈风力发电机采用这种无位置传感器的矢量控制方法，可以省去发电机和变流器之间的连线，增强了控制系统的抗干扰性和可靠性，也将降低硬件复杂性、总成本和维护成本。本发明即提供了一种在无位置传感器的条件下实施双馈风力发电机的矢量控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在无位置传感器的条件下实施双馈风力发电机的矢量控制方法，通过该方法的实施可以降低发电机的成本、降低硬件复杂性、提高系统的抗干扰性和可靠性。

本发明的发明目的是通过下述技术方案予以实现的：

双馈风力发电机无位置传感器矢量控制方法，其特征在于：包括下述步骤：

(1)检测三相定子电压u_a、u_b、u_c，三相转子电流i_ra、i_rb、i_rc以及直流母线电压u_dc；

(2)将所述三相定子电压u_a、u_b、u_c经过3/2变换得到定子两相静止坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ；所述三相转子电流i_ra、i_rb、i_rc经过3/2变换得到转子两相静止坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ；

(3)将所述定子两相静止坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ经过电压模型磁链观测模块得到定子静止坐标系下的定子磁链ψ_s和定子磁链矢量角θ_s；再将该定子磁链矢量角θ_s经过微分运算，得到同步旋转角速度ω_s；

(4)将所述定子静止坐标系下的定子磁链ψ_s和定子磁链矢量角θ_s与所述转子两相静止坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ通过模型参考自适应模块计算得到转子位置角θ_r和转速ω_r；

(5)将所述定子磁链矢量角θ_s与转子位置角θ_r相减得到的θ_s-θ_r，以θ_s-θ_r作为Park变换的变换角，对所述转子两相静止坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ进行Park变换，得到同步旋转坐标系下的转子电流i_rd、i_rq；

(6)将所述定子静止坐标系下的定子磁链ψ_s、同步旋转角速度ω_s、转子转速ω_r以及同步旋转坐标系下的转子电流i_rd、i_rq输入交叉量计算模块，通过该模块计算得到计算耦合项u_rdc、u_rqc，及有功无功参考量