[发明专利]定子双绕组高压双馈风力发电机有功无功解耦控制方法

权利要求书

1.定子双绕组高压双馈风力发电机有功无功解耦控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：设ω为同步转速，构建定子双绕组高压双馈风力发电机在三相同步旋转坐标系下矢量方程：

式中，u_s1、u_s2、u_r分别为定子两个绕组和转子端电压矢量，i_s1、i_s2、ir分别为定子第一绕组、第二绕组和转子绕组中的电流矢量，Ψ_s1、Ψ_s2、Ψ_r分别为定子第一绕组、第二绕组和转子绕组磁链矢量，L_s1、L_s2、L_r分别为定子主绕组、第二绕组和转子绕组的自感，L_m为激磁互感，根据磁链矢量定义：

ψ_s＝L_mi_ms (3)

式中，i_ms为定子励磁电流矢量形式，于是得到定子第一绕组、第二绕组磁链矢量公式：

得到定子两个绕组的励磁电流为：

再根据电磁原理推导得到转子磁链的表达式：

将公式(3)-公式(6)代入同步旋转坐标系下矢量方程得到:

步骤二：根据电网电压的状况，将公式(7)简化为：

以定子双绕组高压双馈风力发电机的同步旋转坐标系的d轴定向为定子主绕组磁链方向，得到：

式中，Ψ_s1为定子主绕组磁链矢量幅值，i_ms1定子主绕组励磁电流矢量幅值，且由于定子的两个绕组同槽同相位，所以定子第二绕组磁链与定子第一绕组磁链定向相同，因此：

步骤三：步骤二中，定子第一绕组和定子第二绕组的磁链和转子电流表示的定子侧输入的电磁功率，转子侧输入的电磁功率以及定子双绕组高压双馈风力发电机输入的总电磁功率为：

继而得出定子双绕组高压双馈风力发电机通过定子向电网输出的有功功率以及定子双绕组高压双馈风力发电机通过定子向电网输出的无功功率；

步骤四：根据步骤二中简化后的公式(8)，来设计转子电流的闭环控制器，将公式(8)的第三式写成d、q轴分量的形式，即：

再根据公式(6)可得：

再将公式(20)和公式(21)代入公式(19)内，即可得：

由公式(22)得到转子侧变流器基于定子磁链定向的矢量控制的控制框图。

2.根据权利要求1的定子双绕组高压双馈风力发电机有功无功解耦控制方法，其特征在于：所述步骤一中，u_s1＝u_s1d+ju_s1q、u_s2＝u_s2d+ju_s2q及u_r＝u_rd+ju_rq，i_s1＝i_s1d+ji_s1q、i_s2＝i_s2d+ji_s2q及i_r＝i_rd+ji_rq，Ψ_s1＝Ψ_s1d+jΨ_s1d、Ψ_s2＝Ψ_s2d+jΨ_s2d及Ψ_r＝Ψ_rd+jΨ_rd。

3.根据权利要求1的定子双绕组高压双馈风力发电机有功无功解耦控制方法，其特征在于：所述步骤二中，对于定子双绕组高压双馈风力发电机系统控制来说，可控量为转子电压u_r，被控量为转子电流，公式(8)中的第三式为矢量控制中内环电流控制设计的根据，其中前两项为控制器PI控制器的调节参数，最后一项作为消除交叉耦合的补偿项。