[发明专利]一种独立无刷双馈感应发电机无参数预测电流控制方法

说明书

本发明公开了一种独立无刷双馈感应发电机的无参数预测电流控制方法，属于无刷双馈感应发电机控制技术领域。方法包括：实时监测电机前两个时刻及当前时刻的控制绕组电压、电流信息，计算出含有延迟补偿的预测电流，并通过代价函数确定控制绕组侧变流器中电力电子器件的最优开关状态，最后使用单矢量调制算法确定占空比，生成合理有效的开关序列，以驱动控制绕组侧变流器实现对控制绕组电流的实时控制。该控制方法通过实时的电机状态信息预测控制绕组电流，可以有效避免对电机参数的依赖，控制系统几乎不受电机参数变化的影响，鲁棒性强，运行更稳定。

技术领域

本发明属于无刷双馈感应发电机控制技术领域，更具体地，涉及一种独立无刷双馈感应发电机的无参数预测电流控制方法。

背景技术

无刷双馈感应发电机是一种新型交流感应电机，含有两套不同极对数的定子绕组，其转子经过特殊设计，能使两套定子绕组所产生的不同极对数的旋转磁场间接相互作用，从而实现能量传递。无刷双馈电机的两套定子绕组分别称为功率绕组和控制绕组，与有刷双馈感应发电机相比，它取消了电刷和滑环，具有结构简单且可靠性高的优点。

无刷双馈感应发电机可实现变速恒频发电，再加上其结构简单可靠，使得其在风力发电、独立船舶轴带发电等领域具有显著的应用优势。通常风力发电机在运行时与电网相连，风力发电系统的控制目标是调节有功功率与无功功率。然而，独立发电机不与电网相连，需要对其输出电压进行直接控制，使得发电机的转速或用电负载变化时其输出电压的幅值和频率保持恒定。

无刷双馈感应发电机运行时具有异步电机的特点，异步电机控制策略经改进后可应用于无刷双馈感应发电机。目前标量控制、矢量控制、直接转矩控制等几种经典控制方法已应用于无刷双馈感应发电机系统，但以上传统的控制策略都有各自的优缺点。为了进一步提高系统运行性能，国内外学者对无刷双馈感应发电机的新型控制策略展开了研究。而预测控制因其概念直观、易于理解、系统易于非线性化、动态响应快等优点而备受关注。

传统独立无刷双馈感应发电机的模型预测控制方法，计算预测电流时含有大量的电机参数，其缺点在于：(1)系统性能过度依赖模型质量，模型质量与实际电机存在差异时，系统性能将大幅降低；(2)系统性能过度依赖电机参数，当电机参数在运行的过程中由于外界发生变化时，预测电流计算的准确度将大幅降低，控制系统性能将大幅降低，甚至可能会导致失控；(3)由于无刷双馈感应发电机电磁特性复杂且部分电磁参数在电机运行的过程中可能会发生变化。因此，为了降低对系统模型及参数的依赖，提高系统的参数鲁棒性，提高系统的运行可靠性，有必要设计一种适用于无刷双馈感应发电机的不依赖电机参数的预控控制方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种独立无刷双馈感应发电机的无参数预测电流控制方法，其目的在于解决传统独立无刷双馈感应发电机的模型预测控制方法，过度依赖模型质量和电机参数，造成系统运行可靠性较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种独立无刷双馈感应发电机无参数预测电流控制方法，包括：

S1.获取控制绕组电流的d轴分量参考值将q轴分量的参考值设为0，并且计算控制绕组电流矢量的参考角度

S2.获取控制绕组相邻三个时刻的三相电流值i_2a(k)、i_2a(k-1)、i_2a(k-2)、i_2b(k)、i_2b(k-1)、i_2b(k-2)、i_2c(k)、i_2c(k-1)、i_2c(k-2)，对其进行旋转坐标变换，得到相应时刻dq旋转坐标系下的控制绕组电流i_2d(k)、i_2q(k)、i_2d(k-1)、i_2q(k-1)、i_2d(k-2)、i_2q(k-2)；