雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)及方法，該方法包括如下步驟：將采樣獲得的負(fù)載側(cè)的瞬時(shí)電壓電流進(jìn)行abc/dq變換，獲得dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓分量與電流分量；根據(jù)abc/dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算dq坐標(biāo)系下的有功功率和無(wú)功功率；對(duì)計(jì)算所得的有功功率、無(wú)功功率與有功功率指定值、無(wú)功功率指定值進(jìn)行有功無(wú)功解耦控制，輸出控制信號(hào)；該控制信號(hào)經(jīng)SVPWM調(diào)制后作為儲(chǔ)能變流器的開(kāi)關(guān)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能單元指定有功無(wú)功功率的輸出，本發(fā)明能夠?qū)?chǔ)能系統(tǒng)與低電壓穿越系統(tǒng)很好的結(jié)合，并能夠很好的解決能量的有效利用以及提高DFIG的低電壓穿越能力。
【專利說(shuō)明】雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種儲(chǔ)能模塊PQ控制(即有功和無(wú)功功率控制)下的雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，兆瓦級(jí)雙饋異步發(fā)電機(jī)(Double-Fed Induction Generator, DFIG)廣泛用于變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特殊的入網(wǎng)方式及功率的調(diào)節(jié)手段，導(dǎo)致機(jī)組對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)非常敏感。特別因電網(wǎng)故障引起的DFIG機(jī)端電壓跌落，會(huì)導(dǎo)致DFIG轉(zhuǎn)子繞組過(guò)電流，如不采取適當(dāng)措施加以限制，必引起轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(Rotor-Side Converter, RSC)的熱損壞,能量的最大效率應(yīng)用也是當(dāng)今研究的課題，在很多情況下由于風(fēng)能的不穩(wěn)定以及隨機(jī)性導(dǎo)致風(fēng)能的嚴(yán)重浪費(fèi)，因此，實(shí)有必要提出一種儲(chǔ)能模塊PQ控制下的雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制策略，不僅能夠在風(fēng)能充足的情況下將多余的風(fēng)能儲(chǔ)存起來(lái)，實(shí)現(xiàn)能量的合理高效運(yùn)用，而且能夠提高DFIG的低電壓穿越能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之一目的在于提供一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)及方法，其能夠?qū)?chǔ)能系統(tǒng)與低電壓穿越系統(tǒng)很好的結(jié)合，并能夠很好的解決能量的有效利用以及提高DFIG的低電壓穿越能力。
[0004]為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)，包括:
[0005]采樣電路，接于儲(chǔ)能變流器的出口，以采樣負(fù)載側(cè)的瞬時(shí)電壓電流；
[0006]坐標(biāo)變換模塊，將采樣獲得的瞬時(shí)電壓電流進(jìn)行abc/dq變換，獲得dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓分量與電流分量；
[0007]瞬時(shí)三相總功率計(jì)算模塊，根據(jù)該坐標(biāo)變換模塊的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算dq坐標(biāo)系下的有功功率P和無(wú)功功率Q，并將結(jié)果輸出至PQ控制模塊；
[0008]PQ控制模塊，對(duì)有功功率指定值、無(wú)功功率指定值及計(jì)算所得的有功功率、無(wú)功功率進(jìn)行有功無(wú)功解耦控制，并輸出控制信號(hào)至SVPWM模塊；
[0009]SVPWM模塊，對(duì)該控制信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)制方式調(diào)制后輸出至儲(chǔ)能變流器作為該儲(chǔ)能變流器的開(kāi)關(guān)信號(hào)；
[0010]儲(chǔ)能單元，包括儲(chǔ)能變流器與儲(chǔ)能裝置，該儲(chǔ)能變流器與該SVPWM模塊及該儲(chǔ)能裝置連接，以在該開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)該儲(chǔ)能單元指定有功無(wú)功功率的輸出。
[0011 ] 進(jìn)一步地，該P(yáng)Q控制模塊包括:
[0012]功率外環(huán)的PI控制模塊，利用該瞬時(shí)三相總功率計(jì)算模塊輸出的有功功率P、無(wú)功功率Q與有功功率指定值PMf、無(wú)功功率指定值QMf計(jì)算參數(shù)idMf、i_f，并將idMf、i一輸出至電流內(nèi)環(huán)PI控制模塊作為d軸、q軸電流參考值；
[0013]電流內(nèi)環(huán)PI控制模塊，利用該功率外環(huán)的控制模塊輸出的電流參考值idMf、Iqref與三相交流電流在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓電流分量usd、usq> id、iq,并將idmf、iqref輸出至電流內(nèi)環(huán)控制器作為d軸、q軸電流參考值計(jì)算參數(shù)UwnUq,并將參數(shù)Uc^Uq作為該SVPWM模塊的控制信號(hào)。
[0014]進(jìn)一步地，該坐標(biāo)變化模塊將采樣獲得的三相交流電壓Usa、Usb、Usc與三相交流電流Ia、Ib、I。變換為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓分量Usd、Usq和電流分量Id、Iq,并定義dq旋轉(zhuǎn)
坐標(biāo)系下的電壓向量為= usd + Jiisc,，電流向量為I = id+ Jiq。
[0015]進(jìn)一步地，dq坐標(biāo)系下的有功功率P和無(wú)功功率Q分別為:
【權(quán)利要求】
1.一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)，包括: 采樣電路，接于儲(chǔ)能變流器的出口，以采樣負(fù)載側(cè)的瞬時(shí)電壓電流； 坐標(biāo)變換模塊，將采樣獲得的瞬時(shí)電壓電流進(jìn)行abc/dq變換，獲得dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓分量與電流分量； 瞬時(shí)三相總功率計(jì)算模塊，根據(jù)該坐標(biāo)變換模塊的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算dq坐標(biāo)系下的有功功率P和無(wú)功功率Q，并將結(jié)果輸出至PQ控制模塊； PQ控制模塊，對(duì)有功功率指定值、無(wú)功功率指定值及計(jì)算所得的有功功率、無(wú)功功率進(jìn)行有功無(wú)功解耦控制，并輸出控制信號(hào)至SVPWM模塊； SVPWM模塊，對(duì)該控制信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)制方式調(diào)制后輸出至儲(chǔ)能變流器作為該儲(chǔ)能變流器的開(kāi)關(guān)信號(hào)； 儲(chǔ)能單元，包括儲(chǔ)能變流器與儲(chǔ)能裝置，該儲(chǔ)能變流器與該SVPWM模塊及該儲(chǔ)能裝置連接，以在該開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)該儲(chǔ)能單元指定有功無(wú)功功率的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，該P(yáng)Q控制模塊包括: 功率外環(huán)的PI控制模塊，利用該瞬時(shí)三相總功率計(jì)算模塊輸出的有功功率P、無(wú)功功率Q與有功功率指定值PMf、無(wú)功功率指定值QMf計(jì)算參數(shù)idMf、i_f，并將idMf、i_f輸出至電流內(nèi)環(huán)PI控制模塊 作為d軸、q軸電流參考值； 電流內(nèi)環(huán)PI控制模塊，利用該功率外環(huán)的控制模塊輸出的電流參考值idMf、iqref與三相交流電流在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓電流分量usd、usq> id、iq,并將idmf、iqref輸出至電流內(nèi)環(huán)控制器作為d軸、q軸電流參考值計(jì)算參數(shù)并將參數(shù)Uc^Uq作為該SVPWM模塊的控制信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于:該坐標(biāo)變化模塊將采樣獲得的三相交流電壓usa、Usb、Usc與三相交流電流Ia、Ib、I。變換為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓分量Usd、Usq和電流分量Id、Iq,并定義dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓向量為U =Usd+ JU q，電流向量為 ? = id + Jiq O
4.如權(quán)利要求3所述的一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，dq坐標(biāo)系下的有功功率P和無(wú)功功率Q分別為:
^ P = uSdiCl
\Q ~ -uSdiq
5.如權(quán)利要求4所述的一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，該功率外環(huán)的PI控制模塊利用下式計(jì)算參數(shù)idMf、iqref:
6.如權(quán)利要求5所述的一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制系統(tǒng)，其特征在于，該電流內(nèi)環(huán)PI控制模塊利用下式獲得參數(shù)Uc^ Ucq:
7.一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制方法，包括如下步驟: 步驟一，將采樣獲得的負(fù)載側(cè)的瞬時(shí)電壓電流進(jìn)行abc/dq變換，獲得dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓分量與電流分量； 步驟二，根據(jù)abc/dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算dq坐標(biāo)系下的有功功率和無(wú)功功率，獲得儲(chǔ)能單元出口處的有功功率與無(wú)功功率； 步驟三，對(duì)計(jì)算所得的有功功率、無(wú)功功率與有功功率指定值、無(wú)功功率指定值進(jìn)行有功無(wú)功解耦控制，輸出控制信號(hào)； 步驟四，該控制信號(hào)經(jīng)SVPWM調(diào)制后作為儲(chǔ)能變流器的開(kāi)關(guān)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能單元指定有功無(wú)功功率的輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制方法，其特征在于，步驟三進(jìn)一步包括如下步驟: 利用計(jì)算獲得的有功功率P、無(wú)功功率Q與有功功率指定值Pm、無(wú)功功率指定值Q?f計(jì)算參數(shù)idMf、iqref,并將idMf、iqref輸出至電流內(nèi)環(huán)控制器作為d軸、q軸電流參考值； 利用計(jì)算獲得的d軸、q軸電流參考值idMf、iqref與三相交流電流在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓電流分量usd、usq、id、iq,并將idraf、iqref輸出至電流內(nèi)環(huán)控制器作為d軸、q軸電流參考值計(jì)算參數(shù)Uc;d、ucq,并將其作為SVPWM的控制信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種雙饋異步電機(jī)低電壓穿越控制方法，其特征在于:于步驟一中，將采樣獲得的儲(chǔ)能單元出口處的瞬時(shí)三相交流電壓usa、Usb、Usc與三相交流電流Ia、Ib、I。變換為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓分量Usd、Usq和電流分量Id、Iq,并定義dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓向量為= Usd +JU1,電流向量為I = id +jiq。
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK103944185SQ201410163735
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】肖浩, 高桂革, 曾憲文, 裴澤陽(yáng), 袁靜, 王暉, 尹萬(wàn)杰 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院