[发明专利]双馈风力发电机组无速度传感器控制方法

摘要

本发明所述的双馈风力发电机组无速度传感器控制方法，该控制方法是将滑模控制与模型参考自适应控制进行有机的整合，选取双馈风力发电机的定子电流测量值作为参考模型，定子电流可调模型由定子磁链及转子电流获得，利用两模型输出的叉积构造了滑模面，通过滑模算法获得转子位置和转速，实现双馈风力发电机的矢量控制策略。本发明所提出的控制技术算法较简，不仅可以降低发电机的成本、降低硬件的复杂性、对双馈电机的参数变化及负载扰动具有较强的鲁棒性，并且可靠性好，较易实施，具有较强的工程应用价值。

主权项

双馈风力发电机组无速度传感器控制方法，其特征在于：包括下述步骤：(1)检测定子线电压usab、usbc，定子两相相电流isa、isb以及转子两相相电流ira、irb；(2)利用定子线电压usab、usbc获得定子三相电压usa、usb、usc，再通过锁相环(PLL)技术得到定子电压空间矢量的幅值及其矢量角θs，再将定子电压矢量角θs进行微分运算，得到同步旋转角速度ωs；(3)将所述定子三相电压usa、usb、usc再经过Clarke变换得到定子两相静止αβ坐标系下的定子电压usα、usβ；将所述定子两相相电流isa、isb经过Clarke变换得到定子两相静止αβ坐标系下的定子电流isα、isβ；将所述转子两相相电流ira、irb经过Clarke变换得到转子两相静止αβ坐标系下的转子电流irα、irβ；(4)将所述定子两相静止αβ坐标系下的定子电压usα、usβ和定子电流isα、isβ及转子两相静止αβ坐标系下的转子电流irα、irβ通过变结构模型参考自适应观测器得到转子位置角θr和转子转速ωr；具体地，步骤(4)包括如下步骤：(a)将所述两相静止αβ坐标系下的定子电压usα、usβ经过直角坐标到极坐标的坐标变换后得到定子电压矢量us；将所述两相静止αβ坐标系下的定子电流isα、isβ经过直角坐标到极坐标的坐标变换后得到定子电流矢量is；将所述两相静止αβ坐标系下的转子电流irα、irβ经过直角坐标到极坐标的坐标变换后得到转子电流矢量ir；(b)将所述定子电压矢量us、定子电流矢量is、转子电流矢量ir和转子位置角θr送入可调模型，得到可调的定子静止坐标系下定子电流矢量(c)将所述定子静止坐标系下定子电流矢量is和所述可调的定子静止坐标系下定子电流矢量作叉积运算；(d)将步骤(c)计算得到的叉积结果作为滑模面进行变结构调节，经过低通滤波后得到辨识转速进而对该辨识转速积分后得到辨识转子位置角(e)将辨识转子位置角作为可调模型的变换角，重复步骤(b)～(d)，直至可调模型输出的定子电流矢量能够跟踪参考模型输出的定子电流矢量is，输出辨识转速和辨识转子位置角则该辨识转速即为转子转速ωr，辨识转子位置角即为转子位置角θr；(5)利用定子电压矢量角θs与转子位置角θr相减得到转差角θsl(θsl＝θs‑θr)，以θsl作为Park变换的变换角对所述转子两相静止αβ坐标系下的转子电流irα、irβ进行Park变换，得到同步旋转dq坐标系下的转子电流ird、irq；(6)将所述定子电压矢量角θs作为Park变换的变换角对所述定子两相静止αβ坐标系下的定子电流isα、isβ进行Park变换，得到同步旋转dq坐标系下的定子电流isd、isq；(7)根据同步旋转角速度ωs、转子转速ωr、定子电压矢量的幅值、同步旋转dq坐标系下的定子电流isd、isq和转子电流ird、irq，利用交叉耦合项计算出前馈补偿项urdc、urqc，并计算有功电流和无功电流的参考值(8)将所述转子有功电流和无功电流的参考值与转子电流反馈值ird、irq分别相减，其偏差经PI调节后得到解耦项u'rd、u'rq；解耦项u'rd、u'rq分别加上前馈补偿项urdc、urqc得到同步旋转dq坐标系下的转子电压参考值将以转差角θsl为变换角进行Park逆变换得到两相静止αβ坐标系下的转子电压参考值再将进行Clarke逆变换得到转子三相电压参考值(9)根据进行SPWM调制产生机侧变换器的驱动信号，实现对双馈电机空载并网及发电运行控制。