一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，包括：采集電機的位置和速度信號，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號；采集兩相定子電流信號，將所述電流信號與所述電流指令信號比較，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出兩相定子電壓信號；將所述定子電壓信號通過SVPWM模塊輸出六路PWM信號；通過所述PWM信號驅(qū)動并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生頻率、幅值可變的三相正弦電流。本發(fā)明能夠減小網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流中的諧波，降低輸出波形畸變。
【專利說明】
-種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力技術(shù)控制領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng) 逆變器控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新型電力電子器件、數(shù)字信號處理器W及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，現(xiàn)代交流調(diào) 速技術(shù)得到了強勁的發(fā)展。由于永磁同步電機具有尺寸小、質(zhì)量輕、高性能和高效節(jié)能等優(yōu) 點，在現(xiàn)實生活中得到了廣泛的應(yīng)用，因此永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的研究具有重要的實際 意義。
[0003] 作為交流電機的一種控制方式，矢量控制技術(shù)有控制精度高，動態(tài)特性好等方面 的優(yōu)點，近年來發(fā)展較快。電壓空間矢量PWM技術(shù)(SVPWM)將逆變器與電動機視為一體，由其 控制的交流電機驅(qū)動系統(tǒng)具有輸出轉(zhuǎn)矩脈動低、直流電壓利用率高、開關(guān)損耗小等優(yōu)點，適 合高性能電機驅(qū)動系統(tǒng)。
[0004] 矢量控制的關(guān)鍵是靜止坐標(biāo)軸與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系之間的坐標(biāo)變換，而兩坐標(biāo)軸系之 間的變換的關(guān)鍵是找到兩坐標(biāo)軸之間的夾角。目前，較為成熟的矢量變換控制方法有轉(zhuǎn)子 磁場定向矢量變換控制、定子磁場定向矢量變換控制、滑差頻率矢量控制等。受到矢量控制 的啟發(fā)，近年來又派生出諸如多變量解禪控制、變結(jié)構(gòu)滑膜控制等控制方法。
[0005] 傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)是從電源的角度出發(fā)的，其著眼點是如何生成一 個可W調(diào)頻調(diào)壓的=相對稱正弦波電源。常規(guī)SPWM法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于逆變器中，然而 常規(guī)SPWM不能充分利用饋電給逆變器的直流電壓，逆變器最大相電壓基波幅值與逆變器直 流電壓比值為1/2,即逆變器輸出相電壓峰值最大為0.抓d(Ud為逆變器的直流電壓），直流利 用率低?；痟n采用諧波失真的方法來增加S相P歷逆變器的輸出電壓，可W使P歷逆變器最 大相電壓基波幅值增加約15%，但該方法的效果并不理想，因此它的實際應(yīng)用受到很大的 限制。
[0006] 此外，SPmi逆變器是基于調(diào)節(jié)脈沖寬度和間隔來實現(xiàn)接近于正弦波的輸出電流， 運種調(diào)節(jié)會產(chǎn)生某些高次諧波分量，引起電機發(fā)熱，轉(zhuǎn)矩脈動過大甚至?xí)炱鹣到y(tǒng)振蕩。一 些學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出了選擇諧波消除法和梯形脈寬調(diào)制法(TPWM)，但指定諧波消除法運 算量大，且占用相當(dāng)大的內(nèi)存，實現(xiàn)起來比較困難;TPWM逆變器輸出波形中諧波分量比SPWM 逆變器還多，結(jié)果并不理想。而且，傳統(tǒng)的高頻=角波與調(diào)制波比較生成PWM波的方式適合 模擬電路，不適應(yīng)于現(xiàn)代化電力電子技術(shù)數(shù)字化的發(fā)展趨勢。因此，常規(guī)SPWM法不能適應(yīng)高 性能全數(shù)字控制的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
[0007] =相并網(wǎng)逆變器一般由=相全橋電路實現(xiàn)，=個橋臂中的每個橋臂由2個功率器 件串聯(lián)，中間連接處作為=相電壓輸出端，通過控制6個功率器件的開通與關(guān)斷時刻，實現(xiàn) 對=相輸出電壓或=相輸出電流的實時控制。目前使用較為廣泛的是SVPWM方法，該方法在 每一個開關(guān)周期內(nèi)都要對每個功率器件完成2次開關(guān)切換(定義功率器件從開通切換懂啊 關(guān)斷，或從關(guān)斷切換懂啊開通，為1次開關(guān)切換），而功率器件沒一次開關(guān)切換都會造成一定 的功率損耗。當(dāng)開關(guān)頻率較低時，功率器件開關(guān)損耗可W忽略，但較低的開關(guān)頻率會造成= 相電壓或電流輸出波形含有較多的諧波含量，影響波形正弦度的同時，也增加了濾波電流 的負(fù)擔(dān)與成本。
[0008] 為了追求諧波兩較小的輸出電壓和輸出電流，一般需要提高開關(guān)頻率，但顯然會 帶來較大的功率器件開關(guān)損耗，導(dǎo)致=相并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換效率降低。為了進(jìn)一步提高開關(guān) 頻率，降低開關(guān)損耗，現(xiàn)有技術(shù)中有采用不連續(xù)調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)了在=相多電平逆變器上開 關(guān)損耗的降低。另一種方案中，將不連續(xù)調(diào)制應(yīng)用到有源濾波器上取得了較好的控制效果。 還有一種方案是提出了應(yīng)用于=相兩電平逆變器上的統(tǒng)一型不連續(xù)調(diào)制技術(shù)。上述方案都 采用在基本正弦波參考電壓基礎(chǔ)上注入不同德零序分量實現(xiàn)，且每個橋臂開關(guān)在一個基波 周期內(nèi)的不動作區(qū)間為120°。
[0009] SVPWM是近年發(fā)展的一種比較新穎的控制方法，是由S相功率逆變器的六個功率 開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想 的正弦波形?？臻g電壓矢量PWM于傳統(tǒng)的正弦PWM不同，它是從S相輸出電壓的整體效果出 發(fā)，著眼于如何使電機獲得理想圓形磁鏈軌跡。SVPWM技術(shù)與SPWM相比較，繞組電流波形的 諧波成分小，使得電機轉(zhuǎn)矩脈動降低，旋轉(zhuǎn)磁場更逼近圓形，而且使直流母線電壓的利用率 有了很大提高，且更易于實現(xiàn)數(shù)字化。
[0010] 80年代中期，德國學(xué)者H.W.Van Der Broek等在交流電機調(diào)速中提出了磁鏈軌跡 控制的思想，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了電壓空間矢量脈寬調(diào)制（Space-Vector Pulse- Width Modulation，簡寫為SVPWM)的概念。SVPWM，又稱磁鏈追蹤型PWM法，它是從電動機的 角度出發(fā)，其著眼點是如何使電機獲得圓磁場。具體地說，它是W=相對稱正弦波電壓供電 下=相對稱電動機定子理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，由=相逆變器不同開關(guān)模式下所形成的實際磁 鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫥鶞?zhǔn)磁鏈圓，在追蹤的過程中，逆變器的開關(guān)模式作適當(dāng)?shù)那袚Q，從而形成 PWM 波。
[0011] 采用空間矢量PWM(SVPWM)算法可使逆變器輸出線電壓幅值最大達(dá)到Ud,比常規(guī) SP歷法提高了約15.47 %。并且，由于SVP歷有多種調(diào)制方式，所WSVP麗控制方式可W通過 改變其調(diào)制方式來減少逆變器功率器件開關(guān)次數(shù)，從而降低功率器件的開關(guān)損耗，提高控 制性能。在同樣的采樣頻率下，采用開關(guān)損耗模式SVPWM法的逆變器的功率器件開關(guān)次數(shù)比 采用常規(guī)SVPWM法逆變器的功率器件開關(guān)次數(shù)減少了 1/3,大大降低了功率器件的開關(guān)損 耗。SVPWM實質(zhì)是一種基于空間矢量在=相正弦波中注入了零序分量的調(diào)制波進(jìn)行規(guī)則采 樣的一種變形SPWM，是具有更低的開關(guān)損耗SP歷改進(jìn)型方法，是一種優(yōu)化的P麗方法，能明 顯減少逆變器輸出電流的諧波成分及電機的諧波損耗，降低電機的脈動轉(zhuǎn)矩，且SVPWM其物 理概念清晰，控制算法簡單，數(shù)字化實現(xiàn)非常方便，故目前有替代傳統(tǒng)SPWM法的趨勢。
[0012] 而隨著智能型高速微控制忍片的發(fā)展、指令周期的縮短、計算功能的增強及存儲 容量的增加，使得數(shù)字化PWM有了更廣闊的應(yīng)用前景。因此，近些年來電壓矢量脈寬調(diào)制技 術(shù)得到了快速地發(fā)展，在電氣傳動的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。
[0013] 1、電壓空間矢量PWM法最早是被應(yīng)用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，采用SVPWM模式的交 流變頻調(diào)速系統(tǒng)較之采用常規(guī)SPWM模式的交流調(diào)速系統(tǒng)，不僅電機轉(zhuǎn)矩脈動減小了，饋電 給逆變器的直流電壓利用率提高了；同時定子相電流更接近于正弦波，諧波更少，且采用 SVPWM模式的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)其動態(tài)性能非常優(yōu)良。
[0014] 2、目前電壓空間矢量PWM法廣泛應(yīng)用在有源濾波器中，它把=相變流器作為一個 整體來控制，很好地協(xié)調(diào)了 PWM主電路各相間的相互作用。運種控制策略可有效地跟蹤指令 電流，抑制了負(fù)載諧波，顯著減小了電源側(cè)電流的電流總崎變率，是一種有效的電流跟蹤控 制方案。
[001引3、電壓空間矢量PWM法應(yīng)用于整流控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能，易于數(shù) 字化實現(xiàn)，既能實現(xiàn)高功率因數(shù)，又能使能量雙向流動。其最突出的優(yōu)勢是直流利用率較之 常規(guī)的SPWM控制方法提高了約15.47%，而且，不同的調(diào)制方法將使開關(guān)損耗得到不同程度 的減小。正是基于上述優(yōu)點，空間矢量PWM法越來越廣泛地應(yīng)用于整流控制系統(tǒng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明正是基于W上一個或多個問題，提供一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng) 逆變器控制方法，用W解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流中的諧波大，輸出波形 崎變大的問題。
[0017] 所述永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，包括：
[0018] 采集電機的位置和速度信號，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號；
[0019] 采集兩相定子電流信號，將所述電流信號與所述電流指令信號比較，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸 出兩相定子電壓信號；
[0020] 將所述定子電壓信號通過SVPWM模塊輸出六路PWM信號；
[0021] 通過所述PWM信號驅(qū)動并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生頻率、幅值可變的=相正弦電流。
[0022] 進(jìn)一步的，采用霍爾傳感器采集電機的位置和速度信號。
[0023] 進(jìn)一步的，采集電機的位置和速度信號，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號包括：
[0024] 采集電機的位置和速度信號，將所述速度信號與速度指令信號進(jìn)行比較，經(jīng)速度 口1調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號《'^^。
[0025] 進(jìn)一步的，所述速度PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)為：
[0026] Kpi = KpO+A Kp ? K；
[0027] 其中，
[002引j為采樣周期，Kpo為PI控制器的初始值，AKp功第j個采樣周期的PI控制器的PI比 例參數(shù)。
[0029] 進(jìn)一步的，所述采集兩相定子電流信號之后，還包括：
[0030] 根據(jù)所述兩相定子電流信號計算出第=相定子電流信號；
[0031] 經(jīng)坐標(biāo)變換得到Pd坐標(biāo)系下的定子電流信號iq，id。
[0032] 進(jìn)一步的，所述坐標(biāo)變換采用Clarke變換、Park變換或者化rk逆變換中的一種。
[0033] 進(jìn)一步的，所述將所述電流信號與所述電流指令信號比較，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出兩相定 子電壓信號包括：
[0034] 將所述電流信號iq，id與所述電流指令信號C比較；
[0035] 經(jīng)電流PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出dq坐標(biāo)系下的電壓信號，V;;
[0036] 經(jīng)化rk坐標(biāo)逆變換輸出V三，V之。
[0037] 進(jìn)一步的，所去
[003引進(jìn)一步的，所述電流PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)為:Kp = 2Kp"RC;
[0039] 其中:Kp?為單相并網(wǎng)逆變器的PWM比例增益系數(shù)，R為電流內(nèi)環(huán)電阻，C為電流內(nèi)環(huán) 電容。
[0040] 進(jìn)一步的，所述永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)包括：電機，速度PI調(diào)節(jié)器，電流PI調(diào)節(jié) 器，坐標(biāo)變換模塊，SVPWM模塊，整流和逆變模塊，W及位置與速度檢查模塊。
[0041] 本發(fā)明提供的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，制定新的轉(zhuǎn)速- 電流雙閉環(huán)控制方式，并對控制中的PI調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠減小網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流 中的諧波，降低輸出波形崎變，實現(xiàn)有功和無功的解禪控制，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效 性。
【附圖說明】
[0042] 圖1是本發(fā)明實施例一的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法的流程 圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，如果不沖突，本發(fā) 明實施例W及實施例中的各個特征可W相互結(jié)合，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0044] 實施例一
[0045] 本發(fā)明實施例一提供一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其 中，所述永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)包括：電機，速度PI調(diào)節(jié)器，電流PI調(diào)節(jié)器，坐標(biāo)變換模 塊，SVPWM模塊，整流和逆變模塊，W及位置與速度檢查模塊。
[0046] 如圖1所示，該方法包括：
[0047] 101、采集電機的位置和速度信號，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號;本實施例中， 采用霍爾傳感器采集電機的位置和速度信號。
[0048] 采集電機的位置和速度信號，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號包括：
[0049] 采集電機的位置和速度信號，將所述速度信號與速度指令信號進(jìn)行比較，經(jīng)速度 PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號^。
[0050] 其中，所述速度PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)為：
[0051] Kpi = KpO+A Kp ? K；
[0052] 其中，
[0053] j為采樣周期，KpO為PI控制器的初始值，AKp功第j個采樣周期的PI控制器的PI比 例參數(shù)。
[0054] 102、采集兩相定子電流信號，將所述電流信號與所述電流指令信號比較，經(jīng)調(diào)節(jié) 后輸出兩相定子電壓信號；
[0055] 本步驟中，所述采集兩相定子電流信號之后，還包括：
[0056] 根據(jù)所述兩相定子電流信號計算出第=相定子電流信號；
[0057] 經(jīng)坐標(biāo)變換得到Pd坐標(biāo)系下的定子電流信號iq，id。
[005引本實施例中，所述坐標(biāo)變換采用Clarke變換、Park變換或者化rk逆變換中的一種。
[0059] 所述將所述電流信號與所述電流指令信號比較，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出兩相定子電壓信號 包括：
[0060] 將所述電流信號1。，1<1與所述電流指令信號：?'^^，^比較；本實施例中，所述 ?.巧： ! d 二0。
[0061 ] 經(jīng)電流PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出dq坐標(biāo)系下的電壓信號;
[0062] 經(jīng)化rk坐標(biāo)逆變換輸出, 。
[0063] 所述電流PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)為：
[0064] Kpi = KpO+A Kp ? K；
[0065] 其中，
[0066] j為采樣周期，Kpo為PI控制器的初始值，AKp功第j個采樣周期的PI控制器的PI比 例參數(shù)。
[0067] 103、將所述定子電壓信號通過SVPWM模塊輸出六路PWM信號；
[0068] 104、通過所述PWM信號驅(qū)動并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生頻率、幅值可變的=相正弦電流。
[0069] 本發(fā)明提供的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，制定新的轉(zhuǎn)速- 電流雙閉環(huán)控制方式，并對控制中的PI調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠減小網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流 中的諧波，降低輸出波形崎變，實現(xiàn)有功和無功的解禪控制，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效 性。
[0070] 實施例二
[0071] 本發(fā)明實施例二提供一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，所述 永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)包括:永磁同步電機，速度PI調(diào)節(jié)器，電流PI調(diào)節(jié)器，坐標(biāo)變換模 塊，SVPWM模塊，整流和逆變模塊，W及位置與速度檢查模塊。
[0072] 其中，永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型包括電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運動方程。
[0073] 永磁同步電機運轉(zhuǎn)時其定子和轉(zhuǎn)子處于相對運動狀態(tài)，永久磁極與定子繞組、定 子繞組與繞組之間的相互影響，導(dǎo)致永磁同步電機內(nèi)部的電磁關(guān)系十分復(fù)雜，再加上磁路 飽和和非線性因素，給建立永磁同步電機的精確數(shù)學(xué)模型帶來了困難。在不影響研究效果 的前提下需簡化永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型，通常作W下假設(shè)：
[0074] 1、忽略磁路中鐵忍的磁飽和，不計鐵忍的滿流和磁滯損耗；
[00巧]2、轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組，永磁體也沒有阻尼作用；
[0076] 3、永久磁鐵在氣隙中產(chǎn)生的磁勢為正弦分布，無高次諧波；
[0077] 4、永磁材料的電導(dǎo)率為零。
[0078] 永磁同步電機的基本方程包括電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運動方程，運些方 程是永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)。
[0079] 1、永磁同步電機定子電壓方程為：
[0080]
[0081] 其中，I?s為定子每相繞組電阻;心為=相繞組交鏈的磁鏈;P = ClMt為微分算子。
[0082] 2、磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程
[0083] 永磁同步電機每相繞組的磁鏈?zhǔn)撬旧淼淖愿写沛満推渌@組對它互感磁鏈之 和。則磁鏈方程為
[0084]
[00化]式中：Lm，Lbb，Lcc為定子各相自感;Lab，Lba，Lac，Lca，Lbc，Lcb為定子各相之間的互感； 恥A，恥B，恥C為永磁勵磁磁場鏈過A，B，C繞組產(chǎn)生的磁鏈。
[0086] 由于定子；相繞組互為120°，且認(rèn)為每相間的互感是對稱的，則有Lab = Lba,Lac = Lca ,Lbc = Lcb D
[0087] 與電勵磁蘭相隱極同步電機一樣，因電機氣隙均勻，故A，B，C繞組的自感和互感都 與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)，均為常值。
[008引 另菊
[0089]另外，永磁磁通鏈過定子側(cè)產(chǎn)生的磁鏈為
[0090]
[0091]
[0092]
[0093]
[0094]
[0095]
[0096]
[0097]
[009引
[0099] 式中:J為轉(zhuǎn)動慣量;化為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，B為粘滯摩擦系數(shù)。
[0100] W上內(nèi)容建立了永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型，要實現(xiàn)永磁同步電機的矢量控制，還 必須建立永磁同步電機在兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型。利用坐標(biāo)變化原理，可W將S 相靜止坐標(biāo)系中的永磁同步電機數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換為兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型。兩相旋 轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系中的永磁同步電機電壓、磁鏈、轉(zhuǎn)矩和運動方程如下
[0101] 1、電壓方程
[0102]
[0103] 上式可W簡化為
[0104]
[0105] 態(tài)情況下，永磁同步電機的電壓方程為
[0106]
[0107]
[010 引
[0109] 3、轉(zhuǎn)矩方程
[0110] Te = Pn(Itdiq-Itqid)
[0111] 電動機的調(diào)速關(guān)鍵是轉(zhuǎn)矩的控制。對于直流電機而言，當(dāng)勵磁電流不變時，轉(zhuǎn)矩與 電樞電流Ia成正比。采用補償繞組后，電樞反應(yīng)很小，不考慮磁路飽和的影響，主磁通只和 勵磁電流If成正比。由于電磁轉(zhuǎn)矩中的兩個可控量Ia和If是相互獨立的，所W轉(zhuǎn)矩可W快速 響應(yīng)Ia的變化，控制好電樞電流Ia就等于控制好轉(zhuǎn)矩Te,因此，良好的動態(tài)性能是比較容易 實現(xiàn)的。
[0112] 對于隱極同步電動機來說，其電磁轉(zhuǎn)矩公式為：
[0113] Te = KmFsMne
[0114] 其中兩個磁動勢Fs和Fr互不垂直，相互影響，要控制好轉(zhuǎn)矩，不但要控制好定、轉(zhuǎn)子 電流的幅值，還要控制好定、轉(zhuǎn)子電流矢量之間的夾角，如用一般的方法，很難做到。
[0115] 另外，對于凸極同步電動機來說，不僅存在著和隱極同步電動機相同的主電磁轉(zhuǎn) 矩，在定轉(zhuǎn)子之間還存在著由于凸極效應(yīng)引起的磁阻轉(zhuǎn)矩，因此，凸極同步電動機的轉(zhuǎn)矩控 制更加困難。
[0116] 矢量控制的目的是為了改善轉(zhuǎn)矩控制的性能，而最終實施仍然是落實到對定子電 流的控制上。由于在定子側(cè)的各物理量都是交流量，其空間矢量在空間W同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，調(diào) 節(jié)、控制和計算均不方便。因此，需借助于坐標(biāo)變換，使各物理量從靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到同步 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。站在同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系上觀察，電動機的各空間矢量就都變成了靜止矢量，在 同步坐標(biāo)系上的各空間矢量就變成了直流量，可W根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式的幾種形式，找到轉(zhuǎn)矩和 被控矢量的各分量值之間的關(guān)系，實時的計算出轉(zhuǎn)矩控制所需的被控矢量的各分量值。按 運些定量實時控制，就能達(dá)到直流電動機的控制性能。由于運些直流給定量在物理上是不 存在的。因此，還必須再經(jīng)過坐標(biāo)變換的逆變換過程，從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系回到靜止坐標(biāo)系，把上 述的直流給定量變換成實際的交流給定量，在=相定子坐標(biāo)系上對交流量進(jìn)行控制，使其 實際值等于給定值。
[0117] 本實施例一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法的具體控制過程 為:通過霍爾傳感器對電機的位置和速度信號進(jìn)行采樣，并將速度信號與速度指令信號進(jìn) 行比較，經(jīng)速度PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)后輸出^指令信號;通過電流采樣獲得兩相定子電流信號 (第=相可通過另外兩相計算得出）并經(jīng)坐標(biāo)變換可得到iq，id電流信號；將iq，id分別與 ,.f;，^指令信號（其中4=0)進(jìn)行比較，經(jīng)電流PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出dq軸電壓信號 ，VJ，再經(jīng)化r坐標(biāo)逆變換輸出vC，V之;通過SVPWM模塊輸出六路歴信號驅(qū)動IGBT， 產(chǎn)生頻率、幅值可變的=相正弦電流。
[0118] 本發(fā)明提供的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，制定新的轉(zhuǎn)速- 電流雙閉環(huán)控制方式，并對控制中的PI調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠減小網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流 中的諧波，降低輸出波形崎變，實現(xiàn)有功和無功的解禪控制，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效 性。
[0119] W上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本 發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的 技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，所述控制方法 包括： 采集電機的位置和速度信號，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號； 采集兩相定子電流信號，將所述電流信號與所述電流指令信號比較，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出兩 相定子電壓信號； 將所述定子電壓信號通過SVPWM模塊輸出六路PWM信號； 通過所述PWM信號驅(qū)動并網(wǎng)逆變器產(chǎn)生頻率、幅值可變的Ξ相正弦電流。2. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 采用霍爾傳感器采集電機的位置和速度信號。3. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 采集電機的位置和速度信號，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號包括： 采集電機的位置和速度信號，將所述速度信號與速度指令信號進(jìn)行比較，經(jīng)速度PI調(diào) 節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出定子電流指令信號^。4. 如權(quán)利要求3所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 所述速度PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)為：j為采樣周期，Κρο為PI控制器的初始值，ΔΚ門為第j個采樣周期的PI控制器的PI比例參 數(shù)。5. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 所述采集兩相定子電流信號之后，還包括： 根據(jù)所述兩相定子電流信號計算出第Ξ相定子電流信號； 經(jīng)坐標(biāo)變換得到pd坐標(biāo)系下的定子電流信號iq，id。6. 如權(quán)利要求5所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 所述坐標(biāo)變換采用Clarke變換、Park變換或者化rk逆變換中的一種。7. 如權(quán)利要求6所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 所述將所述電流信號與所述電流指令信號比較，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出兩相定子電壓信號包括： 將所述電流信號iq，id與所述電流指令信號^，ζ比較； 經(jīng)電流ΡΙ調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出dq坐標(biāo)系下的電壓信號Vy% V三； 經(jīng)Park坐標(biāo)逆變換輸出V二，>省。8. 如權(quán)利要求7所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 臟 ζ=0。9. 如權(quán)利要求7所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 所述電流PI調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)為： Κρ = 2KpmRC ； 其中：Kpwm為單相并網(wǎng)逆變器的PWM比例增益系數(shù)，R為電流內(nèi)環(huán)電阻，C為電流內(nèi)環(huán)電 容。10. 如權(quán)利要求1所述的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在 于，所述永磁同步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)包括：電機，速度PI調(diào)節(jié)器，電流PI調(diào)節(jié)器，坐標(biāo)變換模 塊，SVPWM模塊，整流和逆變模塊，W及位置與速度檢查模塊。
【文檔編號】H02J3/38GK105978431SQ201510947248
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年12月16日
【發(fā)明人】郭利輝, 張元敏
【申請人】許昌學(xué)院