[发明专利]一种无刷双馈电机并网瞬间冲击电流分析方法

说明书

本发明公开了一种无刷双馈发电系统并网瞬间冲击电流分析方法，在发电系统独立运行切换到并网运行时，若能分析出并网瞬间输出冲击电流的具体形式，则可针对其进行有效的抑制，可减小输出冲击电流，极大提高系统的稳定性。该方法首先针对并网瞬间输出电压的突变进行了频域下的分析，在此基础上在时域下进一步解析出了输出冲击电流的具体形式。针对解析出的冲击电流形式评估了输出电压幅值差、相位差对冲击电流影响的大小，为并网瞬间控制的冲击电流抑制提供了理论依据。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，更具体地，涉及一种无刷双馈电机发电系统并网瞬间冲击电流分析方法。

背景技术

无刷双馈电机(brushless doubly-fed machine，BDFM)由于所需变频器仅需转差倍功率容量即可实现变速恒频发电，同时又因采用特殊的结构设计取消了电刷和滑环，提升了电机运行可靠性，降低了维护和运营成本，因此在发电系统中具有广阔的应用前景。

在发电应用，特别风力发电、船舶轴带发电等微电网应用中，并网运行可将多余能量回馈至电网，有效的提高能源利用率，因此无刷双馈并网成为研究热点。

随着风力发电系统装机容量的不断提升，电网渗透率不断提高，发电系统并网瞬间对电网的冲击亦不断加剧，因此尽可能保证系统在切换过程中的平滑，才能减小对电网稳定性的影响，避免并网失败。

为有效分析无刷双馈电机并网瞬间冲击电流大小，本发明提出了一种并网冲击电流分析方法，将输出冲击电流以时域表达的方式表述出来，可有效分析并网瞬间幅值误差和相位误差对冲击电流影响的大小，为冲击电流的抑制提供了理论依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无刷双馈电机并网瞬间冲击电流分析方法，以解决发电系统并网瞬间可对冲击电流进行更为有效的抑制，使系统可实现平滑并网的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种无刷双馈电机并网瞬间冲击电流分析方法，包括如下步骤：

S1、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，并将其表述为矢量形式i_p＝i_pd+ji_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，并将其表述为矢量形式u_p＝u_pd+ju_pq；

S2、将功率绕组电流矢量i_p和功率绕组电压矢量u_p和电机内部关系式将u_p表述为控制绕组电压矢量u_c和功率绕组电流矢量i_p之间的关系；

S3、无刷双馈电机采用内环PI控制器跟踪给定，根据电流内环控制原理，获得控制绕组电压矢量u_c和控制绕组电流矢量i_c之间的内环控制关系；

S4、将步骤S3所得控制绕组电压矢量u_c带入S2中，最终得到u_p、i_p和i^*_c之间的关系式；；

S5、并网瞬间输出功率绕组电压发生突变，由功率绕组电压u_p变为电网电压u_g，在控制绕组电流定向下控制绕组电流被始终控制为恒定值i^*_c，基于此在所述步骤S4的基础上解析出输出功率绕组电流的时域表达式；

S6、根据所得功率绕组电流时域表达式，可对并网瞬间因功率电压突变带来的功率绕组电流冲击进行分析。