[发明专利]间接转矩控制笼型转子无刷双馈电机无功功率控制方法

权利要求书

1.一种间接转矩控制笼型转子无刷双馈电机无功功率控制方法，包括转速和转矩的控制方法；其所述控制方法是按下列步骤进行：

建立无功功率和控制绕组磁链关系式（7）如下：

 （7）

式（7）中：Q为无功功率，ω_c=2πf_c为控制绕组频率；L_hp=N_r*M_spr/2，L_hc=N_r*M_scr/2，N_r为笼型转子嵌套单元数， M_spr为功率绕组与转子绕组每一个单元的互感幅值， M_scr为控制绕组与转子绕组每一个单元互感幅值；L_p、 L_c和L_r分别为功率绕组自感、控制绕组自感和转子绕组自感；为控制绕组磁链矢量；是功率绕组电压矢量；θ_up-θ_ψc为功率绕组电压矢量与控制绕组磁链矢量的相角差；

构建间接转矩控制笼型转子无刷双馈电机无功功率控制系统，实现无功功率的控制方法。

2.根据权利要求1所述的无功功率控制方法，其所述功率绕组电压矢量、电机参数L_hp、L_hc、L_p、L_c和L_r是常数，通过控制绕组的磁链矢量控制无功功率Q 。

3.根据权利要求1所述的无功功率控制方法，其所述构建间接转矩控制笼型转子无刷双馈电机无功功率控制系统是将无功功率的给定值Q^*与计算值Q经过无功PI调节器（19）输出控制绕组磁链幅值的给定值；再将控制绕组磁链幅值给定和计算值经磁链PI调节器（12）输出控制绕组磁链幅值增量k_s。

4.根据权利要求1、2或3所述的无功功率控制方法，其所述无功功率控制方法按下列步骤进行：

（1）建立无功功率和控制绕组磁链的关系式（7）如下：

 （7）

式（7）中：Q为无功功率，ω_c=2πf_c为控制绕组频率；L_hp=N_r*M_spr/2，L_hc=N_r*M_scr/2，N_r为笼型转子嵌套单元数， M_spr为功率绕组与转子绕组每一个单元的互感幅值， M_scr为控制绕组与转子绕组每一个单元互感幅值；L_p、 L_c和L_r分别为功率绕组自感、控制绕组自感和转子绕组自感；为控制绕组磁链矢量；是功率绕组电压矢量；θ_up-θ_ψc为功率绕组电压矢量与控制绕组磁链矢量的相角差；

（2）根据上述步骤（1）中的式（7）， 设置功率绕组电压矢量、电机参数L_hp、L_hc、L_p、L_c和L_r是常数，由式（7）中得到通过控制控制绕组的磁链矢量来控制无功功率Q；

（3）根据上述步骤（2）中的控制绕组的磁链矢量和无功功率Q之间的关系，利用无功功率给定值Q^*与计算值Q经过无功PI调节器（19）输出控制绕组磁链幅值的给定值；

（4）基于上述步骤（1）到（3）构建的间接转矩控制的笼型转子无刷双馈电机无功功率控制系统，实现该控制方法的过程如下：

1）在三相静止坐标系下分别观测控制绕组、功率绕组电压、电流的A相和B相分量u_ac、u_bc、u_ap、u_bp、i_ac、i_bc、i_ap和i_bp；对上述物理量通过3/2变换器（16）进行坐标变换，得到控制绕组和功率绕组各自αβ静止坐标系下的电压和电流u_αc、u_βc、u_αp、u_βp、i_αc、i_βc、i_αp和i_βp；

2）利用i_αp、i_βp、u_αp、u_βp通过无功功率计算（18）计算无功功率计算值Q；

3）利用u_αc、u_βc、u_αp、u_βp、i_αc、i_βc、i_αp和i_βp  通过电磁转矩及功率绕组、控制绕组磁链计算（15）计算控制绕组磁链分量ψ_αc、ψ_βc和功率绕组磁链分量ψ_αp、ψ_βp，根据ψ_αc和ψ_βc计算控制绕组磁链幅值；

4）通过电磁转矩及功率绕组、控制绕组磁链计算（15）分别在控制绕组和功率绕组各自的静止坐标系下计算电磁转矩，二者之和是总电磁转矩；

5）通过控制绕组磁链静态角计算（9）得到静态角ΔXst，通过转矩PI调节器（8）得到磁链动态角ΔX_d，二者之和即下一个采样周期Tpwm内的控制绕组磁链变化角ΔX；

6）利用无功功率的给定值Q^*与计算值Q经过无功PI调节器（19）输出控制绕组磁链幅值的给定值；

7）利用控制绕组磁链幅值给定和计算值经磁链PI调节器（12）输出k_s；利用控制绕组磁链ψ_αc、ψ_βc及k_s和控制绕组磁链变化角ΔX通过控制绕组磁链增量Δψ_s计算（13）算出控制绕组磁链增量Δψ_αc、Δψ_βc；

8）利用控制绕组磁链增量Δψ_αc、Δψ_βc，通过控制绕组电压u_αc、u_βc计算（14），计算出下一个周期T_pwm内所需的电压矢量u_αc、u_βc；

9）SVPWM发生器（4）根据u_αc和u_βc生成调制信号，并通过逆变器（3）控制无刷双馈电机（17）的控制绕组。