[发明专利]一种无刷双馈电机的功率下垂控制方法

权利要求书

1.一种无刷双馈电机的功率下垂控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)基于无刷双馈电机等效电路进行电机内部电阻电感串并联折算，获得简化电路等效电阻Z₄；

(2)检测控制绕组三相相电流并对其进行ABC/dq坐标变换后得到控制绕组电流d轴分量i_cd和q轴分量i_cq；

检测功率绕组三相相电流并对其进行ABC/dq坐标变换后得到功率绕组电流d轴分量i_pd和q轴分量i_pq；

检测功率绕组三相线电压并将其转化为相电压，对相电压进行ABC/dq坐标变换后得到功率绕组电压d轴分量u_pd和q轴分量u_pq；

(3)将功率绕组电流d轴分量i_pd和q轴分量i_pq以及功率绕组电压d轴分量u_pd和q轴分量u_pq经电机内部关系式变换至控制绕组电流定向i_cq＝0坐标系下的功率绕组电压d轴分量q轴分量及功率绕组电流d轴分量q轴分量

(4)基于控制绕组电流定向后无刷双馈电机内部的控制绕组电压与控制绕组电流坐标系角度功率绕组电压与控制绕组电流坐标系角度δ，以及步骤(3)中的电量值获得输出有功功率P和无功功率Q；

并根据输出有功功率P和无功功率Q获得系统并网前稳态工作点时的稳态有功功率P^*、无功功率Q^*；所述稳态有功功率P*和稳态无功功率Q*分别为：

其中，P*、Q*分别为系统并网前稳态有功功率、稳态无功功率；u_p为功率绕组电压矢量；u”_c为控制绕组电压矢量，s_p、s_c分别为功率侧、控制侧转差频率；δ为功率绕组电压与控制绕组电流坐标系角度，为控制绕组电压与控制绕组电流坐标系角度；

(5)根据所述稳态有功功率P^*、无功功率Q^*获得系统因并网前后输出电压及电网电压偏差导致的并网瞬间稳态功率波动ΔP、ΔQ，并网后输出电压被电网电压钳位，波动由输出电流导致，进一步推导出其与控制绕组电压波动Δu_cd、Δu_cq的关系，并获得下垂控制系数G_{d_q}、G_{q_q}、G_{q_d}以及下垂控制环节的输出Δu”_cd、Δu”_cq；具体包括以下步骤：

(51)为使系统实现线性化处理在并网时刻将系统功率变化量表述为小信号形式，系统输出电压与电网电压存在误差导致输出功率存在波动，其具体表达式为：

其中，和分别为控制绕组电压d、q轴分量稳态工作点，X₄为无刷双馈电机等效感抗；

(52)将步骤(51)中公式减去步骤(4)中的稳态功率公式，消掉稳态量，并将功率波动表述为控制绕组电压与输出电流形式，因并网后系统输出电压被钳位至电网电压，综合整理得在并网时刻下垂控制环节的输出为：

其中，G_{d_q}、G_{q_q}、G_{q_d}为下垂控制系数，分别为控制绕组坐标系输出电流d轴波动量和q轴波动量；

(53)通过在转子上安装码盘获得电机转子的机械角速度Ω_m；

(54)实时采样功率绕组电压频率，并获得功率绕组的电流角频率ω_p；

(55)根据功率绕组极对数p_p、控制绕组极对数p_c、功率绕组的电流角频率ω_p和转子机械角速度Ω_m获得控制绕组角速度ω_c；

(56)根据所述控制绕组电流定向i_cq＝0坐标系下的功率绕组电压d轴分量q轴分量实时计算两分量之间的正切值

(57)实时采样控制绕组坐标系输出电流d轴波动量及q轴波动量

(58)根据所得功率绕组的电流角频率ω_p、控制绕组角速度ω_c和正切值tanδ^*获得下垂控制系数G_{d_q}、G_{q_q}、G_{q_d}；所述下垂控制系数G_{d_q}、G_{q_q}、G_{q_d}分别为：

其中，p_p为功率绕组极对数，p_c为控制绕组极对数，ω_p为功率绕组的电流角频率，ω_r为转子绕组的角速度，tanδ^*为控制绕组电流定向i_cq＝0坐标系下功率绕组电压q轴分量与d轴分量正切值，X₄为无刷双馈电机等效感抗；

(59)根据所得下垂控制系数G_{d_q}、G_{q_q}、G_{q_d}、控制绕组坐标系输出电流d轴波动量q轴波动量以及步骤(52)的公式，计算得到下垂控制环节的输出Δu”_cd、Δu”_cq；

(6)根据下垂控制系数G_{d_q}、G_{q_q}、G_{q_d}以及下垂控制环节的输出Δu”_cd、Δu”_cq获得控制绕组电压的三相参考值并根据实现控制绕组电流d、q轴分量i_cd、i_cq对控制绕组电流d轴参考值和q轴参考值的闭环跟踪。