[发明专利]一种同步坐标系下无锁相环的DFIG控制方法

说明书

技术领域

本发明属于双馈感应电机控制技术领域，具体涉及一种同步坐标系下无锁相环的DFIG控制方法。

背景技术

能源在国民经济中占有十分重要的战略地位。目前，我国能源结构不合理、利用效率低，根据2013年统计数据，我国能源结构中煤炭消费占一次能源消费的比重为65.7％，非化石能源消费占一次能源消费的比重为9.8％，是全球少有的以煤炭为主的能源消耗大国。大量化石能源的消费，造成大量的二氧化碳、二氧化硫排放，导致气候变暖、环境污染等严重问题，因此，我国致力于优化能源结构，大幅削减燃煤，增加新能源供应，并重点支持大型风力发电技术的研究开发。根据我国发布的《国民经济和社会发展的第十二个五年规划纲要》，在“十二五”期间，规划增加风电装机容量70GW，到2015年底，我国累计装机容量将达115GW，其中海上风电装机容量达到5GW，以风力发电为代表的新能源大规模开发利用，推动我国能源结构调整，向绿色化、多元化、低碳化能源发展演变。

随着风力发电并网要求的不断提高，目前兆瓦级大型风力发电机常采用电网友好度较高的变速恒频技术，主要分为以下两种类型：采用永磁风力发电机的全功率变换器、无齿轮箱增速(或单齿轮箱增速)的变速恒频发电系统，采用双馈感应发电机的多齿轮箱增速的变速恒频发电系统。目前，基于双馈感应发电机(doubly fed induction generator，DFIG)的机组由于其发电机体积小、造价低和变换器容量小等优势，成为陆上1MW到3MW功率等级风机的主流机型，全球市场占有率为75％左右。

随着双馈感应发电机的广泛应用、风电并网准则的不断提高，为有效提升双馈电机的运行性能，需采用先进的控制方案对其实施有效控制。目前，主要采用的控制方案有矢量控制、直接控制两类具有广泛代表性的控制技术。

矢量控制方案，按照参考坐标系的不同，可分为定子磁链定向(stator flux oriented，SFO)和定子电压定向(stator voltage oriented，SVO)，其基本特征是采用双闭环控制结构，外环为功率控制环，通过功率调节器获得转子电流指令；内环为电流控制环，通过电流调节器获得转子电压指令；功率、电流调节器均采用线性PI调节器。采用矢量控制方案，其控制效果对电流解耦性、电机参数依赖性强。

直接控制方案，可分为直接转矩控制(direct torque control，DTC)、直接功率控制(direct power control，DPC)两类典型方案。原始直接控制方案，是根据转矩、磁链(有功、无功功率)的误差采用滞环控制器和开关表查询方法产生转子电压指令，这种结构去除了电流控制环而使控制结构大为化简，但由于变换器开关频率不固定的弊病，导致宽频谐波电流注入带电网，造成滤波电感的设计困难。由于双馈感应发电机处于发电运行状态，故在实际控制中常采用直接功率控制策略。