[发明专利]永磁同步风力发电机复合矢量控制方法

权利要求书

1.永磁同步风力发电机复合矢量控制方法，其特征在于：根据 永磁同步风力发电机的数学模型和利用矢量控制方法控制定子电流 矢量值的大小和方向，建立永磁同步风力发电机基于定子电流定向复 合矢量控制策略；

所述的控制策略根据实时采集的永磁同步风力发电机定子三相 交流电流及电压，并根据基于定子电流定向的控制坐标系的定 向角度，将三相交流电流转换为轴的电流分量

风力发电系统中，风机控制器发出转矩给定信号根据永磁 同步风力发电机的数学模型，根据最大转矩电流比控制时的转矩到电 流转换算法，得到定子电流给定值作为基于定子电流定向的轴 电流给定轴电流给定为0；

在dq坐标系中，所述数学模型为PMSG数学模型，其中：

u_d＝u_s sinδ＝-R_si_d-pL_di_d+ω_sL_qi_q           (1)

u_q＝u_s cosδ＝-R_si_q-ω_sL_di_d-pL_qi_q+ω_sψ_f    (2)

T_em＝1.5p_n[ψ_fi_scosφ+0.5(L_q-L_d)i_s²sin2φ]  (3)

P_em＝1.5ω_s[ψ_fi_scosφ+0.5(L_q-L_d)i_s²sin2φ] (4)

式中，u_d、u_q为u_s的d、q轴分量；T_em为电磁转矩；P_em为电磁 功率；p为微分算子；p_n为极对数；ψ_f为转子磁链，ψ_s为电枢合 成磁链，u_s为定子相电压，i_s为定子相电流，Rs为定子相电阻，Lq、 Ld为交、直轴电感，δ为功率角，α为功率因数角，φ为内功率因 数角，ω_s为同步电角速度；dq坐标系中q轴以转子空载电动势e₀定向， 坐标系中轴以定子电流矢量i_s定向；

在dq坐标系中，当采用最大转矩电流比矢量控制时，永磁同步 风力发电机为凸极式电机应满足：

Tem=1.5pnψfiq-0.5iqpnψf2+4(Lq-Ld)2iq2---(5)]]>

id=(-ψf+ψf2+4(Lq-Ld)2iq2)2(Lq-Ld)---(6)]]>

is=id2+iq2---(7)]]>

φ=arttanidiq≥0---(8)]]>

当永磁同步风力发电机为隐极式电机应满足：

i_d＝0                                (9)；

对于定子电流，应满足：

id2+iq2≤ismax2---(10)]]>

i_smax为变流器额定电流；

对于定子电压，根据式(1)、(2)，同时在较高转速下，忽略定 子相电阻Rs的影响，从而有：

ud2+uq2=(ωsLqiq)2+(-ωsLdid+ωsψf)2≤usmax2---(11)]]>

u_smax由变流器直流电压额定值决定；

永磁同步风力发电机的转折速度ω_st为：

ωst=usmax(ψf-Ldid)2+(Ldiq)2|ismax=id2+iq2---(12)]]>

式(12)中的i_d、i_q值满足式(6)。

2.根据权利要求1所述的永磁同步风力发电机复合矢量控制方 法，其特征在于：所述的永磁同步风力发电机的转折速度ω_st是指采 用最大转矩电流比控制且恒转矩运行、定子电流为极限值时，定子电 压达到允许的极限值时的转子速度。