[发明专利]双馈风力发电机组无速度传感器控制方法

权利要求书

1.双馈风力发电机组无速度传感器控制方法，其特征在于：包括下述步骤：

(1)检测定子线电压u_sab、u_sbc，定子两相相电流i_sa、i_sb以及转子两相相电流i_ra、i_rb；

(2)利用定子线电压u_sab、u_sbc获得定子三相电压u_sa、u_sb、u_sc，再通过锁相环(PLL)技术得到定子电压空间矢量的幅值及其矢量角θ_s，再将定子电压矢量角θ_s进行微分运算，得到同步旋转角速度ω_s；

(3)将所述定子三相电压u_sa、u_sb、u_sc再经过Clarke变换得到定子两相静止αβ坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ；将所述定子两相相电流i_sa、i_sb经过Clarke变换得到定子两相静止αβ坐标系下的定子电流i_sα、i_sβ；将所述转子两相相电流i_ra、i_rb经过Clarke变换得到转子两相静止αβ坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ；

(4)将所述定子两相静止αβ坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ及转子两相静止αβ坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ通过变结构模型参考自适应观测器得到转子位置角θ_r和转子转速ω_r；

具体地，步骤(4)包括如下步骤：

(a)将所述两相静止αβ坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ经过直角坐标到极坐标的坐标变换后得到定子电压矢量u_s；将所述两相静止αβ坐标系下的定子电流i_sα、i_sβ经过直角坐标到极坐标的坐标变换后得到定子电流矢量i_s；将所述两相静止αβ坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ经过直角坐标到极坐标的坐标变换后得到转子电流矢量i_r；

(b)将所述定子电压矢量u_s、定子电流矢量i_s、转子电流矢量i_r和转子位置角θ_r送入可调模型，得到可调的定子静止坐标系下定子电流矢量

(c)将所述定子静止坐标系下定子电流矢量i_s和所述可调的定子静止坐标系下定子电流矢量作叉积运算；

(d)将步骤(c)计算得到的叉积结果作为滑模面进行变结构调节，经过低通滤波后得到辨识转速进而对该辨识转速积分后得到辨识转子位置角

(e)将辨识转子位置角作为可调模型的变换角，重复步骤(b)～(d)，直至可调模型输出的定子电流矢量能够跟踪参考模型输出的定子电流矢量i_s，输出辨识转速和辨识转子位置角则该辨识转速即为转子转速ω_r，辨识转子位置角即为转子位置角θ_r；

(5)利用定子电压矢量角θ_s与转子位置角θ_r相减得到转差角θ_sl(θ_sl＝θ_s-θ_r)，以θ_sl作为Park变换的变换角对所述转子两相静止αβ坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ进行Park变换，得到同步旋转dq坐标系下的转子电流i_rd、i_rq；

(6)将所述定子电压矢量角θ_s作为Park变换的变换角对所述定子两相静止αβ坐标系下的定子电流i_sα、i_sβ进行Park变换，得到同步旋转dq坐标系下的定子电流i_sd、i_sq；

(7)根据同步旋转角速度ω_s、转子转速ω_r、定子电压矢量的幅值、同步旋转dq坐标系下的定子电流i_sd、i_sq和转子电流i_rd、i_rq，利用交叉耦合项计算出前馈补偿项u_rdc、u_rqc，并计算有功电流和无功电流的参考值

(8)将所述转子有功电流和无功电流的参考值与转子电流反馈值i_rd、i_rq分别相减，其偏差经PI调节后得到解耦项u'_rd、u'_rq；解耦项u'_rd、u'_rq分别加上前馈补偿项u_rdc、u_rqc得到同步旋转dq坐标系下的转子电压参考值将以转差角θ_sl为变换角进行Park逆变换得到两相静止αβ坐标系下的转子电压参考值再将进行Clarke逆变换得到转子三相电压参考值

(9)根据进行SPWM调制产生机侧变换器的驱动信号，实现对双馈电机空载并网及发电运行控制。

2.根据权利要求1所述的双馈风力发电机组无速度传感器控制方法，其特征在于：所述步骤(b)包括如下步骤：

(A)将所述的定子电压矢量u_s和定子电流矢量i_s经计算式ψ_s＝∫(u_s-R_si_s)dt得到定子磁链矢量ψ_s，其中R_s为定子电阻；为避免电压模型中纯积分的积累误差而形成的直流分量，采用一阶惯性环节；

(B)将所述的定子磁链矢量ψ_s、转子电流矢量i_r和辨识转子位置角经计算式得到可调的定子静止坐标系下定子电流矢量其中L_s为定子电感。