br>[0013] 由式（13)和式（14)可以得到：
//为定子电流的额定值，W /为定子磁链的实际值。通过定转子磁链与定转子电流的 关系，以及转子磁链弱磁控制方法，得到纖大小，在故障期间厕以随W /变换自适应改 变，实现对转子磁链的实时最优控制。故障瞬间的值最大，此时戚X?最大值，由式（16) 可以看出，屬_大，转子故障电流值越小，因此可以实现故障瞬间对转子电流有效地控制， 故障瞬间对转子过电流的控制尤为重要。双馈风力发电机定子侧直接与电网相连，定子侧 电流的畸变对电网危害很大，因此故障期间//取额定值，以实现故障期间对定子电流的调 节，控制定子电流在其允许的最大电流以内。最后将得到的以转子转速&旋转的两相转 子坐标系下的转子磁链给定值，经过坐标转换，得到两相同步旋转坐标系下的转子磁链给 定值。
[0015] 双馈风力发电机电磁转矩可以表示为：
式中是发电机的极对数，由转子磁链弱磁给定W /=i/vs,可以得到在故障期间电磁 转矩为0。
[0016] 双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法，与矢量控制方法相比，它具有动态响 应速度快，控制精度高，故障过程中无过冲等特点，且可以消除较大扰动下控制器的饱和。 不但能够控制转子故障电流在1.5-1. 6倍额定电流以内，而且故障期间电磁转矩脉动较 小，减小对发电机组的冲击，可有效提高双馈风力发电机在电网电压故障下不脱网运行能 力。
[0017] 图2为本发明转子磁链无差拍控制结构框图。当电网电压稳态运行时，双馈风力 发电机转子侧变换器进行基于定子磁链定向的矢量控制方法，当电网电压发生跌落故障 时，双馈风力发电机进行转子磁链无差拍控制方法，该转子磁链预测无差拍控制方法的具 体步骤为：（1 )、将检测到的定子三相电压和定子三相电流isaAe经过坐标转换得到两 相静止坐标系下定子两相电压和定子两相电流i sw; (2)、计算出定子磁链空间位置 角〃i，将检测到的转子三相电流经过坐标转换得到两相转子坐标系下转子两相电流 4m; (3)、将测得的转子转速义进行积分计算得到匕;（4)、基于定子磁场定向的两相同 步旋转坐标系计算定子磁链与转子〃轴夹角〃i-匕，然后对定子两相电流i sw和转子两 相电流进行坐标转换得到定转子电流的A <7轴分量；（5)、将两相同步旋转坐标系下 的定子电流isrf、iSl7，转子电流id、iq，定子自感4,转子自感4和定转子间互感4进行定 子磁链和转子磁链计算得到定子磁链A清自分量W s,、Ws jP转子磁链A 7轴分量W #
，//为定子电流额定值，为定子磁链实际值，上标r表示以转子转速义旋转的两相 坐标系，下标s表示定子侧的变量，故障期间W /变换自适应改变，实现对转子磁链 的实时最优控制，将得到的以转子转速&旋转的两相转子坐标系下的转子磁链给定值， 经过坐标转换，得到两相同步旋转坐标系下的转子磁链给定值；（7)、双馈风力发电机转
分量，A为转子电阻；（8)、假定采样周期为7；，将双馈风力发电机的的转子电压公式离散可 得：
标使转子磁链在k+1时刻达到给定值，即式中，屯^(k+l)、屯^(k+l)分别为转子磁链A清由 在k+1时刻的给定值Wr/(k+1)、Wr/(k+1) ; (9)、由步骤（8)中双馈风力发电机转子电压离 散公式经过变形可得：
以得到《d(k)、《q(k)，将《d(k)、《q(k)经过坐标反变换得到两相转子参考坐标系下的转子 电压，然后进行PWM调制。
[0018] 图3为电网电压发生三相对称跌落60%故障时转子磁链无差拍控制的运行结果 图，从图中可以看出，电磁转矩几乎为零，波动较小，在电网稳定运行时，转子电流为2000A， 当故障发生时，采用转子磁链无差拍控制，此时转子电流为3000A，转子电流控制在1.5倍 额定峰值电流以内。
[0019] 图4为电网电压发生单相跌落60%故障时转子磁链无差拍控制的运行结果图，从 图中可以看出，电磁转矩几乎为零，波动较小，在电网稳定运行时，转子电流为2000A，当故 障发生时，采用转子磁链无差拍控制，此时转子电流为3200A，转子电流控制在1. 6倍额定 峰值电流以内。
[0020] 以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该 了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入 本发明保护的范围内。
【主权项】
1.电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法，其特征在于：电网电压 稳态运行时，双馈风力发电机转子侧变换器进行基于定子磁场定向的矢量控制，电网电压 发生跌落故障时，双馈风力发电机进行转子磁链无差拍控制方法，该转子磁链无差拍控制 方法的具体步骤为： (1) 、电网发生故障时，提高控制系统控制频率为正常运行时的2倍； (2) 、将检测到的定子三相电压和定子三相电流isaAe经过坐标转换得到两相静止 坐标系下定子两相电压4和定子两相电流is (3) 、计算出定子磁链空间位置角检测到的转子三相电流经过坐标转换得 到两相转子坐标系下转子两相电流4m; (4) 、将测得的转子转速义进行积分计算得到 (5) 、基于定子磁场定向的两相同步旋转坐标系计算定子磁链与转子〇轴夹角 I，然后对定子两相电流isw和转子两相电流Am进行坐标转换得到定转子电流的 t/、<7轴分量； (6) 、将两相同步旋转坐标系下的定子电流isrf、isg，转子电流iq，定子自感Zs，转子 自感4和定转子间互感4进行定子磁链和转子磁链计算得到定子磁链0<7轴分量屯^ 转子磁链么清自分量屯m、 (7) 、转子磁链的给定值进行计算，S卩：，其中I: 为定子电流额定值，为定子磁链实际值，上标r表示以转子转速义旋转的两相坐标系， 下标s表示定子侧的变量，故障期间W/变换自适应改变，实现对转子磁链的实时最 优控制，将得到的以转子转速义旋转的两相转子坐标系下的转子磁链给定值，经过坐标转 换，得到两相同步旋转坐标系下的转子磁链给定值； (8) 、双馈风力发电机转子电压在两相同步旋转坐标系下的公式为：，式中分别表不转子电压嫩和<7轴分量，《为转子电阻； (9) 、假定采样周期为7；，将双馈风力发电机转子电压公式离散可得转子磁链预测无差拍控制目标使转子磁链在k+1时刻达到给定值，即式中，Wu(k+1)、 ^rg(k+l)分别为转子磁链A忒由在k+1时亥lj的给定值屮r/(k+l)、屮rg*(k+l); (10) 由步骤（9)中双馈风力发电机转子电压离散公式经过变形可得：从公式中得 到~(k)、^(k)，将~(k)、&(k)经过坐标反变换得到两相转子参考坐标系下的转子电压， 然后进彳TPWM调制。
【专利摘要】本发明公开了一种电网电压跌落时双馈风力发电机转子磁链无差拍控制方法，将两相同步旋转坐标系下的转子电压公式进行离散得到转子电压预测模型，在模型中为了使转子磁链跟随其给定值，实现无差拍控制，需要将下一时刻转子的磁链的值替换为转子磁链同一时刻的给定值，转子磁链的给定值跟随其定子磁链的实际值，将预测到的两相同步旋转坐标系下的转子电压，经过坐标反转换，得到两相转子转速旋转坐标系下的转子电压，最后经过PWM调制。本发明不但能够控制转子故障电流在1.5-1.6倍额定电流以内，而且故障期间电磁转矩脉动较小，减小对发电机组的冲击，可有效提高双馈风力发电机在电网电压故障下不脱网运行能力。
【IPC分类】H02P21/00, H02J3/38
【公开号】CN104993514
【申请号】CN201510393263
【发明人】王萌, 逯亚莹, 施艳艳, 袁秋林, 刘玉伟
【申请人】河南师范大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月7日