[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

说明书

技术领域

本发明与笼型转子无刷双馈电机的无功功率控制方法有关，更详细地说是一种基于间接转矩控制的笼型转子无刷双馈电机的无功功率控制方法。

背景技术

笼型转子无刷双馈电机是近年来广受瞩目的一种新型电机，其结构是定子上有两套相互独立的不同极数的三相对称绕组，即功率绕组和控制绕组，分别由电网和变频器供电，两套定子绕组共用一个铁心，这两套绕组没有直接的电磁耦合，而是通过转子绕组的调制作用间接地进行电磁功率的传递；转子采用特殊的笼型结构。该电机特别适合应用于大型交流调速传动系统以及变速恒频风力发电领域，具有无刷、所需变频器容量小、功率因数可调、运行可靠及少维护的优点。随着笼型转子无刷双馈电机结构上许多问题的解决，人们的研究重点转移到了控制策略方面。现有文献中矢量控制、直接转矩控制等方法在无刷双馈电机控制中都已得到应用，其中矢量控制有两种系统结构，都实现了无功的控制，但均需要进行旋转坐标变换，使系统结构复杂；此外，其中的一种（见文献Shao shiyi, Abdi　Ehsan，Barati　Farhad，McMahon　Richard．Stator-Flux-Oriented vector control for brushless doubly fed induction generator[J]．IEEE Transactions on Industrial Electronics，2009， 56(10)：4220-4228．）由于没有电流内环，因而缺少限流措施，动态性能也受到影响，另外一种（见文献J.Poza, E. Oyarbide, I. Sarasola, M. Rodriguez, “Vector control design and experimental evaluation for the brushless doubly fed machine,”IET Electric Power Applications, vol. 3, no. 4, pp.247-256, 2009.）虽然有电流内环，但是用到了太多的电机参数，使系统的鲁棒性降低。

直接转矩控制在静止坐标系下就可以实现转矩的直接控制，避免了旋转变换，系统结构简洁明了。但是由于在一个采样周期内只用一个电压空间矢量，致使低频运行时转矩脉动较大、控制绕组电流谐波也较大，而且也没有实现无功的控制。

笼型转子无刷双馈电机的间接转矩控制方法无需旋转坐标变换、系统结构简单，并且具有转矩内环，实现了限流功能，且用到的电机参数仅仅为两个定子绕组的电阻，申请人已申请的公开号为 102195547A的“一种用于笼型转子无刷双馈电机的间接转矩控制方法”的专利实现了转速和转矩的控制，但是不能实现无功功率的控制。

发明内容

问题的提出：针对笼型转子无刷双馈电机间接转矩控制系统中无功功率不可控的问题；本发明提供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。

为了解决上述笼型转子无刷双馈电机间接转矩控制系统存在的无功功率不可控的问题，本发明在笼型转子无刷双馈电机间接转矩控制系统的基础上，构建了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的方法；该方法是按下列步骤进行的：

首先建立无功功率和控制绕组磁链关系式（7）如下：

         （7）