一种无刷双馈电机电力拖动控制方法及装置与流程

本技术涉及电网控制，尤其涉及一种无刷双馈电机电力拖动控制方法及装置。

背景技术：

1、无刷双馈电机是一种新型电机，可以实现异步、同步、双馈等多种运行方式，既可以作为电动机运行用于交流调速传动系统，也可以作为发电机运行用于变速恒频恒压发电系统，具有变频器容量小、独立调节有功功率和无功功率、控制功率因数、实现四象限无级调速、无刷化运行等特点，在风机和泵类机械的节能调速系统及变速恒频的水力和风力发电系统中具有广阔的应用前景。

2、请参阅图1，现有的无刷双馈电机电力拖动系统，是通过与无刷双馈电机3控制绕组连接的背靠背变换器10进行电力拖动控制；而基于电力电子器件的背靠背变换器10存在缺乏自然阻尼、成本高的问题，不利于推动无刷双馈电机电力拖动系统在电力拖动领域的应用。

技术实现思路

1、本技术提供了一种无刷双馈电机电力拖动控制方法及装置，用于解决现有技术因系统结构的限制而缺乏自然阻尼，从而导致系统的发展应用受阻的技术问题。

2、有鉴于此，本技术第一方面提供了一种无刷双馈电机电力拖动控制方法，应用于无刷双馈电机电力拖动电路，方法包括：

3、获取无刷双馈电机的电压信息、电流信息、极对数信息和负载的额定有功功率；

4、通过功率计算模块，结合所述电压信息和所述电流信息，计算所述无刷双馈电机的有功功率；

5、基于所述极对数信息、所述负载的额定有功功率，以及所述无刷双馈电机的有功功率，确定可变频率变压器直流电机的电枢电压参考值；

6、通过对所述电枢电压参考值进行脉宽调制，得到h桥变换器开关的控制信号。

7、优选地，所述极对数信息包括：无刷双馈电机功率绕组的极对数和无刷双馈电机控制绕组的极对数；基于所述极对数信息、所述负载的额定有功功率，以及所述无刷双馈电机的有功功率，确定可变频率变压器直流电机的电枢电压参考值，包括：

8、基于所述无刷双馈电机功率绕组的极对数、所述无刷双馈电机控制绕组的极对数、所述负载的额定有功功率和所述无刷双馈电机的有功功率，结合预设的功率计算方程，得到无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值和无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值；

9、基于所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率和所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值，结合预设的电压控制方程，得到所述可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值和第二电枢电压参考值；

10、定义所述可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值和第二电枢电压参考值之和，为所述可变频率变压器直流电机的电枢电压参考值。

11、优选地，所述预设的功率计算方程包括：第一功率计算方程和第二功率计算方程；基于所述无刷双馈电机功率绕组的极对数、所述无刷双馈电机控制绕组的极对数、所述负载的额定有功功率和所述无刷双馈电机的有功功率，结合预设的功率计算方程，得到无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值和无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值，包括：

12、基于所述无刷双馈电机功率绕组的极对数、所述无刷双馈电机控制绕组的极对数和所述负载的额定有功功率，结合所述第一功率计算方程，得到所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值；

13、基于所述无刷双馈电机功率绕组的极对数、所述无刷双馈电机控制绕组的极对数和所述负载的额定有功功率，结合所述第二功率计算方程，得到所述无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值。

14、优选地，所述预设的电压控制方程包括：第一电压控制方程和第二电压控制方程；基于所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率和所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值，结合预设的电压控制方程，得到所述可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值和第二电枢电压参考值，包括：

15、基于所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率和所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值，结合所述第一电压控制方程，得到所述可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值；

16、基于所述无刷双馈电机控制绕组的有功功率和所述无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值，结合所述第二电压控制方程，得到所述可变频率变压器直流电机的第二电枢电压参考值。

17、优选地，所述第一功率计算方程具体为：

18、

19、所述第二功率计算方程具体为：

20、

21、所述第一电压控制方程具体为：

22、

23、所述第二电压控制方程具体为：

24、

25、其中，ppw为无刷双馈电机功率绕组的极对数、pcw为无刷双馈电机控制绕组的极对数、pl为负载的额定有功功率，为无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值，ppw为无刷双馈电机功率绕组的有功功率，为无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值，为可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值，kp1和ki1分别为无刷双馈电机功率绕组有功功率控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，kp2和ki2分别为无刷双馈电机控制绕组有功功率控制器的比例系数和积分系数，为可变频率变压器直流电机的第二电枢电压参考值。

26、本技术第二方面提供了一种无刷双馈电机电力拖动控制装置，其特征在于，应用于无刷双馈电机电力拖动电路，装置包括：

27、获取模块，用于获取无刷双馈电机的电压信息、电流信息、极对数信息和负载的额定有功功率；

28、计算模块，用于通过功率计算模块，结合所述电压信息和所述电流信息，计算所述无刷双馈电机的有功功率；

29、电枢电压参考值确定模块，用于基于所述极对数信息、所述负载的额定有功功率，以及所述无刷双馈电机的有功功率，确定可变频率变压器直流电机的电枢电压参考值；

30、控制信号确定模块，用于通过对所述电枢电压参考值进行脉宽调制，得到h桥变换器开关的控制信号。

31、优选地，所述极对数信息包括：无刷双馈电机功率绕组的极对数和无刷双馈电机控制绕组的极对数；所述电枢电压参考值确定模块包括：

32、有功功率参考值确定子模块，用于基于所述无刷双馈电机功率绕组的极对数、所述无刷双馈电机控制绕组的极对数、所述负载的额定有功功率和所述无刷双馈电机的有功功率，结合预设的功率计算方程，得到无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值和无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值；

33、电枢电压参考值确定子模块，用于基于所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率和所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值，结合预设的电压控制方程，得到所述可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值和第二电枢电压参考值；

34、定义子模块，用于定义所述可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值和第二电枢电压参考值之和，为所述可变频率变压器直流电机的电枢电压参考值。

35、优选地，所述预设的功率计算方程包括：第一功率计算方程和第二功率计算方程；所述有功功率参考值确定子模块包括：

36、第一有功功率参考值确定单元，用于基于所述无刷双馈电机功率绕组的极对数、所述无刷双馈电机控制绕组的极对数和所述负载的额定有功功率，结合所述第一功率计算方程，得到所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值；

37、第二有功功率参考值确定单元，用于基于所述无刷双馈电机功率绕组的极对数、所述无刷双馈电机控制绕组的极对数和所述负载的额定有功功率，结合所述第二功率计算方程，得到所述无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值。

38、优选地，所述预设的电压控制方程包括：第一电压控制方程和第二电压控制方程；所述电枢电压参考值确定子模块包括：

39、第一电枢电压参考值确定单元，用于基于所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率和所述无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值，结合所述第一电压控制方程，得到所述可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值；

40、第二电枢电压参考值确定单元，用于基于所述无刷双馈电机控制绕组的有功功率和所述无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值，结合所述第二电压控制方程，得到所述可变频率变压器直流电机的第二电枢电压参考值。

41、优选地，所述第一功率计算方程具体为：

42、

43、所述第二功率计算方程具体为：

44、

45、所述第一电压控制方程具体为：

46、

47、所述第二电压控制方程具体为：

48、

49、其中，ppw为无刷双馈电机功率绕组的极对数、pcw为无刷双馈电机控制绕组的极对数、pl为负载的额定有功功率，为无刷双馈电机控制绕组的有功功率参考值，ppw为无刷双馈电机功率绕组的有功功率，为无刷双馈电机功率绕组的有功功率参考值，为可变频率变压器直流电机的第一电枢电压参考值，kp1和ki1分别为无刷双馈电机功率绕组有功功率控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，kp2和ki2分别为无刷双馈电机控制绕组有功功率控制器的比例系数和积分系数，为可变频率变压器直流电机的第二电枢电压参考值。

50、从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：

51、本技术提供了一种无刷双馈电机电力拖动控制方法及装置，应用于无刷双馈电机电力拖动电路，方法包括：获取无刷双馈电机的电压信息、电流信息、极对数信息和负载的额定有功功率；通过功率计算模块，结合所述电压信息和所述电流信息，计算所述无刷双馈电机的有功功率基于所述极对数信息、所述负载的额定有功功率，以及所述无刷双馈电机的有功功率，确定可变频率变压器直流电机的电枢电压参考值；通过对所述电枢电压参考值进行脉宽调制，得到h桥变换器开关的控制信号。采用惯性更高且成本更低的可变频率变压器作为无刷双馈电机的电力拖动控制装置，同时基于较高自然阻尼的可变频率变压器可以为整个系统提升稳定性，解决现有技术因系统结构的限制而缺乏自然阻尼，从而导致系统的发展应用受阻的技术问题。