一种直驱永磁同步风力发电系统的机侧变流器矢量控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种直驱永磁同步风力发电系统的机侧变流器矢量控制方法，包括将两相同步旋转坐标系中的d轴定向在转子磁链矢量ψf方向上，形成了转子磁链矢量ψf定向的两相同步旋转坐标系(d，q)，并将定子电压矢量Vs和定子电流矢量Is定向在转子磁链矢量ψf定向的两相同步旋转坐标系(d，q)中，然后，将转子磁链矢量ψf定向的两相同步旋转坐标系中的定子电压矢量Vs和定子电流矢量Is二次定向于定子磁链矢量ψs定向的两相同步旋转坐标系(d'，q')中，令定子d'轴电流等于零，即实现直驱永磁同步风力发电机有功功率和无功功率的相互独立控制，即实现解耦控制。本发明解决了直驱永磁同步风力发电系统中发电机功率因数下降的问题；并且算法简单、易于实现。
【专利说明】-种直驱永磁同步风力发电系统的机侧变流器矢量控制方 法 【【技术领域】】
[0001] 本发明涉及风力发电系统控制方法，特别涉及一种直驱永磁同步风力发电系统的 机侧变流器矢量控制方法。 【【背景技术】】
[0002] 现行直驱永磁同步风力发电系统的机侧变流器控制，实际上是对其发电机的控 制，主要是采用定子d'轴电流等于零控制策略或单位功率因数控制策略。在定子d'轴电流 等于零控制策略中，随着直驱永磁同步风力发电系统中发电机电磁转矩的增加，发电机端 电压增加较快，功率因数下降，对机侧变流器容量要求较高，使得机侧变流器的成本增加。 在单位功率因数控制策略中，由于转子磁链定向使得发电机发出的有功功率和无功功率与 定子d轴电流和定子q轴电流都存在耦合关系，不易控制发电机发出的有功功率和无功功 率，且确定定子d轴与q轴电流的参考值需要复杂的计算。因此，必须解决现有技术中发电 机功率因数下降，机侧变流器容量过大，发电机有功功率和无功功率存在耦合关系的问题。 【
【发明内容】
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[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种直驱永磁同步风力发电 系统的机侧变流器矢量控制方法。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0005] -种直驱永磁同步风力发电系统的机侧变流器矢量控制方法，包括定子磁链二次 定向矢量控制策略，其具体方法如下：
[0006] 将两相同步旋转坐标系中的d轴定向在转子磁链矢量方向上，形成了转子磁 链矢量Ψ?定向的两相同步旋转坐标系（d，q)，并将定子电压矢量1和定子电流矢量1 3定 向在转子磁链矢量定向的两相同步旋转坐标系（d，q)中，然后，将转子磁链矢量11^定 向的两相同步旋转坐标系中的定子电压矢量V s和定子电流矢量Is二次定向于定子磁链矢 量￥s定向的两相同步旋转坐标系（d'，q'）中，令定子d'轴电流等于零，即实现直驱永磁 同步风力发电系统中发电机发出的有功功率和无功功率的相互独立控制，即解耦控制；其 中，d，q为转子磁链矢量定向的两相同步旋转坐标系，d'，q'为定子磁链矢量定向的两相同 步旋转坐标系。
[0007] 本发明进一步的改进在于，令定子d'轴电流等于零的具体控制方法如下：
[0008] 在转子磁链矢量定向的两相同步旋转坐标系（d，q)中，定子电压方程为：
[0009]
【权利要求】
1. 一种直驱永磁同步风力发电系统的机侧变流器矢量控制方法，其特征在于，包括定 子磁链二次定向矢量控制策略，其具体方法如下： 将两相同步旋转坐标系中的d轴定向在转子磁链矢量方向上，形成了转子磁链矢 量￥f定向的两相同步旋转坐标系（d，q)，并将定子电压矢量入和定子电流矢量Is定向在 转子磁链矢量定向的两相同步旋转坐标系（d，q)中，然后，将转子磁链矢量定向的 两相同步旋转坐标系中的定子电压矢量V s和定子电流矢量Is二次定向于定子磁链矢量Ψ s 定向的两相同步旋转坐标系（d'，q'）中，令定子d'轴电流等于零，即实现直驱永磁同步风 力发电系统中发电机发出的有功功率和无功功率的相互独立控制，即解耦控制；其中，d, q 为转子磁链矢量定向的两相同步旋转坐标系，d'，q'为定子磁链矢量定向的两相同步旋转 坐标系。
2. 根据权利要求1所述的一种直驱永磁同步风力发电系统的机侧变流器矢量控制方 法，其特征在于，令定子d'轴电流等于零的具体控制方法如下： 在转子磁链矢量定向的两相同步旋转坐标系（d，q)中，定子电压方程为： 又 Kd = R、Ll - (tW .、q 式中：Vsd、vsq分别为定子电压d、q轴分量，Isd、Isq分别为定子电流d、q轴分量，R s为定 子电阻，为发电机电角速度，Vsd为定子磁链d轴分量，为定子磁链q轴分量； 由公式（2)可以得到：在二次定向于定子磁链矢量^的两相同步旋转坐标系（d'，q'） 中，则定子电压方程为： ^ (3) 式中：V' sd、V' sq分别为定子电压1在(1'4'轴上的分量，rsd、rsq分别为定子电流 矢量13在(1'、(1'轴上的分量，V'sd、分别为定子磁链矢量在d'、q'轴上分量，令定子 d'轴电流等于零，即：I'sd = 0,则有： = _(〇，sq ,,, (4) vsg=RJsl]+〇wsd 在定子磁链矢量定向的两相同步旋转坐标系（d'，q'）中，定子磁链矢量在q'轴上 的分量：Ψ' S(1 = 〇,则有： |匕=〇 , , (5)。
3. 根据权利要求2所述的一种直驱永磁同步风力发电系统的机侧变流器矢量控制方 法，其特征在于，直驱永磁同步风力发电系统中发电机发出的有功功率和无功功率的表达 式如下： Pg sd +Vsqi sq 乂 . . ， . (6) [Qg-vsqisd-vsdisq 式中：1'^1、(1分别为定子电流13在(1'^'轴上的分量，￥'3(1、￥' 3(1分别为定子电压 Vs在d'、q'轴上的分量；pg为直驱永磁同步风力发电系统中发电机发出的有功功率，Q g为 直驱永磁同步风力发电系统中发电机发出的无功功率； 当I'sd = 〇时，将公式（5)代入公式（6)中，可以得到： - K/, (7) 从公式（7)可以看出：Pg与定子q轴电流I'sq呈线性关系，Qg为零，即实现直驱永磁同 步风力发电系统中发电机的有功功率Pg和无功功率Qg的相互独立控制，即实现解耦控制。
【文档编号】H02P21/14GK104270056SQ201410508553
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】陈永常, 刘筱霞 申请人:陕西科技大学