[发明专利]不平衡电网下无刷双馈感应电机的控制方法

说明书

不平衡电网下无刷双馈感应电机的控制方法，包括：（1）采集静止坐标系下的功率侧定子三相电压、电流及控制侧定子三相电流；（2）获取功率侧定子磁链幅值、相角、频率和磁链；（3）将电压、电流和磁链矢量分为正负序分量；（4）计算功率侧定子磁链角；（5）建立两相同步旋转坐标系，将负序分量转换到正序参考坐标下进行控制；（6）求出电磁转矩、无功功率与控制侧定子电流的表达式；（7）获得控制侧定子电流的q轴指令信号；（8）获得控制侧定子电流的d轴指令信号；（9）获得两相旋转坐标系下控制侧定子电压的dq轴电压分量给定值；（10）将变换器的输出电压施加到电机控制侧定子上。本发明参数依赖性低，算法简单。

技术领域

本发明涉及电机控制，具体是涉及一种不平衡电网下无刷双馈感应电机的控制方法。

背景技术

无刷双馈感应电机作为近年来的新型电机，其继承了笼型、绕线式感应电机和电励磁同步电机的优点，能够实现自起动、异步、同步和双馈等多种运行方式，具有良好的起动特性和运行性能。对比主流电机普通双馈感应电机，无刷双馈感应电机没有电刷和滑环，大大降低了系统成本，提高了系统稳定性，而且节约了维护成本，已经成为未来电机驱动领域的方向。然而，由于无刷双馈感应电机特殊的结构，具有两个定子和一个转子绕组，而且定子两套绕组的旋转磁势对转子绕组均有耦合，但只有一个定子可以控制，使得系统解耦难度和控制难度增加。

在现有对于无刷双馈感应电机的控制方案中主要有标量控制、矢量控制、直接转矩控制和预测控制等。其中因为无刷双馈感应电机的功率侧定子通常直接与电网相连，因此功率侧定子磁链基本恒定，一般控制都基于此基础上进行。其中，标量控制由于其实现简单，在一开始被用来验证，但稳态性能和动态性能都表现较差，难以适用于转速突变和系统动态性能要求较高的场合；对直接转矩控制而言，比较依赖于电机参数，且开关频率不稳定，会导致电磁转矩脉动，且低速性能较差，并且对编码器要求较高。预测控制是最近几年兴起用在电机控制领域的，虽然优势明显，但其对变换器要求较大，程序计算时间长，不太适应于工业场合。相比之下，矢量控制能够克服上述缺点，并且矢量控制也是目前应用最广的控制方案。

目前，针对无刷双馈感应电机的矢量控制大多数都是基于转子磁场定向和综合磁链定向，但该控制方案存在dq轴电流耦合现象，无法实现系统有功和无功的完全解耦；而基于功率侧磁场的矢量控制中，以速度环为外环、以功率侧定子电流和控制侧定子电流为内环的三环控制策略能够实现解耦控制，但是控制器个数增加，前馈项计算复杂，对电机参数的依赖性很高；而且目前无刷双馈感应电机的应用越来越广泛，不仅仅局限于正常工作状态下，针对不平衡电网下的控制方案也是考虑的重点，但当前不平衡电网下无刷双馈感应电机的控制较少，并且大多采用双PWM变频器去控制无刷双馈感应电机，采用双PWM变频器去控制无刷双馈感应电机算法复杂，计算量大，对参数的依赖性大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种不平衡电网下无刷双馈感应电机的控制方法，参数依赖性低，算法简单，适应于不平衡电网。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种不平衡电网下无刷双馈感应电机的控制方法，包括以下步骤：

(1)采集静止坐标系下的功率侧定子的三相电压u_pa、u_pb、u_pc及三相电流i_pa、i_pb、i_pc；采集静止坐标系下的控制侧定子的三相电流i_ca、i_cb、i_cc；

(2)根据电压与磁链关系式，获取功率侧定子的磁链幅值|ψ_p|、相角θ_p、频率ω_p和磁链ψ_p；

(3)基于不平衡电网下锁相环的原理，将电压、电流和磁链矢量分别分为正序分量和负序分量，其中：正序电压负序电压/正序电流/负序电压/正序磁链/负序磁链/