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专利号: 2018109320107
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于转速控制的双馈风机转子侧变换器的稳定性分析方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1:建立dq轴下双馈风机转子侧变换器电路模型,其表达式如下:其中:

通过上式得出电路部分的小信号模型;式中,Lr、Rr分别为变换器转子侧的电感与电阻;

Ls、Rs分别为变换器定子侧的电感与电阻;Lm为互感电感;urd、urq分别为转子侧电压的dq轴分量;ird、irq分别为转子侧电流的dq轴分量;usd、usq分别为定子侧电压的dq轴分量;isd、isq分别为定子侧电流的dq轴分量;ω1为交流侧电压基波角频率;dd、dq分别为调制信号的dq轴分量;udc为直流电压;ψsd、ψsq分别为定子磁链的dq轴分量;ψrd、ψrq分别为转子磁链的dq轴分量;ωslip=ω1-ωr,ωr为风速角频率;

步骤2:建立dq轴下电流内环控制及转速控制的模型:

电流控制:

转速控制:

通过上式得出控制部分的小信号模型;式中,kirP、kirI分别为电流内环控制的比例调节系数和积分调节系数;kωrP、kωrI分别为转速控制的比例调节系数和积分调节系数;kisP、kisI分别为定子电流控制的比例调节系数和积分调节系数;irdref、irqref分别为转子侧电流在dq轴下的给定值;isdref为定子侧电流在d轴下的给定值;ωrref为风速角速度的给定值;δ为漏磁系数, s为拉普拉斯变换的复变量;

步骤3:根据电路与控制之间的相互关系,建立dq轴下坐标变换影响的数学模型;以下数学模型为电路信号到控制信号的传递过程:

式中:Ird、Irq分别为dq轴静态工作点下转子侧的电流量;Erd、Erq分别为dq轴静态工作点下转子侧的电压量;Isd、Isq分别为dq轴静态工作点下定子侧的电流量;Esd、Esq分别为dq轴静态工作点下定子侧的电压量;Dd、Dq为dq轴下静态工作点的开关状态量;Gpi为锁相环部分比例积分模块的传递函数, Kppll和Kipll分别为锁相环模块的比例调节系数和积分调节系数;θr为风速引入的角度,θr=∫ωrdt; 分别为转子侧电流在dq轴下的小信号分量; 分别为转子侧电压在dq轴下的小信号分量; 分别为定子侧电流在dq轴下的小信号分量; 分别为定子侧电压在dq轴下的小信号分量; 为调制信号dq轴下的小信号分量;以上小信号量中带有上标m的小信号分量为电信号,带有上标c的小信号分量为控制信号;

步骤4:根据步骤1、2与3给出的各模块模型,由转子侧变换器的闭环阻抗计算方程得出转子侧变换器的闭环输出阻抗;

式中:Zdd(s)、Zdq(s)、Zqd(s)、Zqq(s)分别为dd轴、dq轴、qd轴、qq轴下的闭环阻抗表达式;

利用闭环输出阻抗求得回比矩阵Lc:

式中:Zgdd(s)、Zgdq(s)、Zgqd(s)、Zgqq(s)分别为dd轴、dq轴、qd轴、qq轴下的电网阻抗表达式;

计算回比矩阵的特征值,使用广义奈奎斯特稳定性判据判断各个参数对系统稳定性的影响:当Ls、Lr、kωrP、kωrI、kisP、kisI、kirI以及θr增大时,系统趋于不稳定,而当kirP、Rs、Rr减小时,系统同样趋于不稳定。

2.如权利要求1所述的基于转速控制的双馈风机转子侧变换器的谐波不稳定分析方法,其特征在于,双馈风机转子侧变换器采用的是两电平逆变器。