[发明专利]一种双馈电机柔性功率控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种双馈电机柔性功率控制方法和装置，包括：根据采样的定子电压和定子电流，计算定子功率实际值；根据原信号定子电压和延时信号定子电压，计算定子电压正负序分量；根据得到的定子电压正负序分量和定子复功率参考值，引入不同控制目标对应的系数，计算功率补偿值和最终功率参考值；根据转子电压计算式，根据得到的最终功率参考值、定子功率实际值、定子电压、定子电流、转子电流、电机转速、电机参数和系统参数，计算转子电压参考值；采用空间矢量脉宽调制方法得到转子电压参考值所需要的两个非零矢量和一个零矢量及作用时间，按照矢量作用时间两两求和之后的大小关系，计算在一个控制周期内使用的两段基本电压矢量和作用时间。

技术领域

本发明涉及双馈电机风力发电领域，特别是指一种双馈电机柔性功率控制方法及装置。

背景技术

双馈电机(DFIG)是目前应用最为广泛的风力发电机，在整个风电产业中占据极为重要的地位，因此针对高性能双馈电机控制算法的研发显得尤为重要。由于双馈电机定子侧直接与电网相连，极有可能运行于不平衡电网的条件下，不平衡电网下双馈电机的控制多以矢量控制(VC)为基础进行改进，然而矢量控制本身就已经较为复杂，增加改进措施后，算法的整体复杂度再次大幅度提升，双向旋转坐标变换和电压、电流的正负需分离同样会令算法整体的计算负担加重，导致系统动态性能变差。

针对上述问题，有学者提出了一些解决方法，如《IEEE Transactions on PowerElectronics》2010年第25卷第2期的文献《Direct Power Control of Doubly-Fed-Induction-Generator-Based Wind Turbines Under Unbalanced Grid Voltage》中提出一种在不平衡电网下的直接功率控制，这种方法可以通过叠加功率补偿值的方式对不平衡电网带来的影响进行有针对性的抑制，但是电压、电流的正负序分离环节并没有消除，计算负担仍然较重，同时其稳态性能受直接控制的限制而较差。有学者提出将MPC引入不平衡电网下的控制方法，如《IEEE Transactions on Industry Applications》2015年第51卷第1期的文献《Model Predictive Control of Grid-Connected Inverters for PV SystemsWith Flexible Power Regulation and Switching Frequency Reduction》这种方法原理简单，相比于DPC，在动态性能相近的情况下实现了更好的稳态性能，但动态性能较差的问题仍然存在。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种双馈电机柔性功率控制方法及装置，显著提升双馈电机的动态性能。

基于上述目的，本发明提供的双馈电机柔性功率控制方法，包括：

根据采样的定子电压和定子电流，计算定子功率实际值，给定定子复功率参考值；

根据原信号定子电压和延时信号定子电压，计算定子电压正序分量和定子电压负序分量；

根据得到的所述定子电压正序分量、定子电压负序分量和所述定子复功率参考值，引入不同控制目标对应的系数，计算功率补偿值和最终功率参考值；

根据转子电压计算式，根据得到的所述最终功率参考值、定子功率实际值、定子电压、定子电流、转子电流、电机转速、电机参数和系统参数，计算转子电压参考值；

采用空间矢量脉宽调制方法SVPWM得到所述转子电压参考值所需要的两个非零矢量及作用时间和一个零矢量及作用时间，按照矢量作用时间两两求和之后的大小关系，计算在一个控制周期内使用的两段基本电压矢量和作用时间。

进一步的，所述根据采样的定子电压和定子电流，计算定子功率实际值，给定定子复功率参考值步骤包括：

设定子电压为u_s，定子电流为i_s；