CN105915134A - 一种双馈发电机空载并网控制方法 - Google Patents

Abstract

一种双馈发电机空载并网控制方法，其技术要点在于由以下步骤构成：一、从电网上采集电压信号获得定子磁链角速度；二、获得转子电流参考值i^* _dr；三、获得转子位置角作为控制变量坐标旋转变化的参考角；四、求出转子电压q轴参考值；五、获得转子电流d轴实际值i_dr；六、将转子电流的参考值i^* _dr、实际值i_dr和他们的偏差e作为神经网络控制器的输入，得到转子电压d轴参考值u_dr ^*、u_dr ^*、u_qr ^*，再经过坐标反变换得到调控变流装置的信号，调节励磁电流幅值频率相位，使双馈发电机定子端电压满足并网要求以实现双馈发电机的空载并网。本发明将传统PID控制与BP神经网络控制相结合用于控制双馈发电机的空载并网过程，可使定子电压与电网电压接近，具有定子电压响应快、误差小的优势。

Description

一种双馈发电机空载并网控制方法

技术领域：

本发明涉及一种双馈电机的控制方法，具体涉及一种双馈发电机空载并网控制方法。

背景技术：

双馈发电机近十几年广泛地用于风力发电中，但由于装机容量越来越大，兆瓦级风力发电系统并网时会对电网造成一定的冲击。而传统的PI控制对双馈电机依赖性较高，实时性和抗扰动性能都较差。

发明内容：

本发明提供了一种双馈发电机空载并网控制方法，其将传统PID控制与BP神经网络控制相结合用于控制双馈发电机的空载并网过程，可使定子电压与电网电压接近，具有定子电压响应快、误差小的优势。

本发明的双馈发电机空载并网控制方法，其特征在于由以下步骤构成：

一、从电网上采集电压信号，对其进行Clark变换和Park变换，把电网电压由三相坐标系转换到两相坐标系下得到电压矢量幅值u_s和相角θ_u，对相角θ_u依据θ₁＝θ_u+90°进行角度变换得到定子磁链的相角θ₁，对θ₁求微分得到定子磁链角速度即

二、通过除法器根据公式ψ_s＝u_s/w₁计算出磁链的大小，再由公式得到转子电流参考值i^* _dr，

式中ψ_s为定子磁链幅值，u_s为电压矢量幅值，w₁为同步转速；

三、通过传感器测量电机转子的角速度w_r,经过积分器根据公式θ_r＝∫w_rdt计算后得到转子位置角作为控制变量坐标旋转变化的参考角，

式中θ_r为转子位置角；

四、通过θ₁-θ_r获得定子磁链的相角差，通过公式w_s＝w₁-w_r获得转差角速度w_s，然后再通过公式u_qr ^*＝w_sL_ri_dr ^*求出转子电压q轴参考值，

式中u_qr ^*为转子电压q轴分量，w₁为定子角速度，L_r为定子与转子间的互感，i_dr ^*为转子d轴参考电流；

五、转子电流经过Clark变换和Park变换后得到转子电流d轴实际值i_dr；

六、将转子电流的参考值i^* _dr、实际值i_dr和他们的偏差e作为神经网络控制器的输入，利用BP算法对神经网络各层之间加权系数的不断调整，寻找PID控制器中的最优参数，实现BP神经网络PID最优控制，得到转子电压d轴参考值u_dr ^*，再经过坐标反变换将转子电压从两相坐标系变换到三相坐标系下作为调控变流装置的信号，调节励磁电流幅值频率相位，使双馈发电机定子端电压满足并网要求以实现双馈发电机的空载并网。

进一步地，步骤三中所述传感器为光电编码器，其测量精度高。

本发明的有益效果是：本发明的控制策略将传统PID控制与BP神经网络控制相结合用于控制双馈发电机的空载并网过程，具体是控制器由两部分组成：一是传统的PID控制，实现直接对转子电流d轴分量闭环控制；二是BP神经网络控制，根据双馈发电系统的运行状态，利用BP神经网络控制算法调节PID控制器的参数，实现定子电压响应快，误差小。神经网络PID控制器以转子d轴电流分量的参考值与反馈电流误差的平方作为目标函数来调节BP神经网络的连接权值，自动调节PID的三个参数，经PID控制器作用于双馈发电机，从而使双馈发电机转子电流分量接近由转子电流分量的参考值，进而使定子电压与电网电压接近。

附图说明：

图1为本发明的整体控制框图；

图2为本发明中BP神经网络PID控制器的控制结构框图。

具体实施方式：

参照图1和图2，本发明的双馈发电机空载并网控制方法，由以下步骤构成：

一、从电网上采集电压信号，对其进行Clark变换和Park变换，把电网电压由三相坐标系转换到两相坐标系下得到电压矢量幅值u_s和相角θ_u，对相角θ_u依据θ₁＝θ_u+90°进行角度变换得到定子磁链的相角θ₁，对θ₁求微分得到定子磁链角速度即

二、通过除法器根据公式ψ_s＝u_s/w₁计算出磁链的大小，再由公式得到转子电流参考值i^* _dr，

式中ψ_s为定子磁链幅值，u_s为电压矢量幅值，w₁为同步转速；

三、通过传感器测量电机转子的角速度w_r,经过积分器根据公式θ_r＝∫w_rdt计算后得到转子位置角作为控制变量坐标旋转变化的参考角，

式中θ_r为转子位置角；

四、通过θ₁-θ_r获得定子磁链的相角差，通过公式w_s＝w₁-w_r获得转差角速度w_s，然后再通过公式u_qr ^*＝w_sL_ri_dr ^*求出转子电压q轴参考值，

式中u_qr ^*为转子电压q轴分量，w₁为定子角速度，L_r为定子与转子间的互感，i_dr ^*为转子d轴参考电流；

五、转子电流经过Clark变换和Park变换后得到转子电流d轴实际值i_dr；

六、将转子电流的参考值i^* _dr、实际值i_dr和他们的偏差e作为神经网络控制器的输入，利用BP算法对神经网络各层之间加权系数的不断调整，寻找PID控制器中的最优参数，实现BP神经网络PID最优控制，得到转子电压d轴参考值u_dr ^*，再经过坐标反变换将转子电压从两相坐标系变换到三相坐标系下作为调控变流装置的信号，调节励磁电流幅值频率相位，使双馈发电机定子端电压满足并网要求以实现双馈发电机的空载并网。

所述步骤三中的传感器为光电编码器。

Claims (2)

1.一种双馈发电机空载并网控制方法，其特征在于由以下步骤构成：

一、从电网上采集电压信号，对其进行Clark变换和Park变换，把电网电压由三相坐标系转换到两相坐标系下得到电压矢量幅值u_s和相角θ_u，对相角θ_u依据θ₁＝θ_u+90°进行角度变换得到定子磁链的相角θ₁，对θ₁求微分得到定子磁链角速度即

二、通过除法器根据公式ψ_s＝u_s/w₁计算出磁链的大小，再由公式得到转子电流参考值i^* _dr，

式中ψ_s为定子磁链幅值，u_s为电压矢量幅值，w₁为同步转速；

三、通过传感器测量电机转子的角速度w_r,经过积分器根据公式θ_r＝∫w_rdt计算后得到转子位置角作为控制变量坐标旋转变化的参考角，

式中θ_r为转子位置角；

四、通过θ₁-θ_r获得定子磁链的相角差，通过公式w_s＝w₁-w_r获得转差角速度w_s，然后再通过公式u_qr ^*＝w_sL_ri_dr ^*求出转子电压q轴参考值，

式中u_qr ^*为转子电压q轴分量，w₁为定子角速度，L_r为定子与转子间的互感，i_dr ^*为转子d轴参考电流；

五、转子电流经过Clark变换和Park变换后得到转子电流d轴实际值i_dr；

六、将转子电流的参考值i^* _dr、实际值i_dr和他们的偏差e作为神经网络控制器的输入，利用BP算法对神经网络各层之间加权系数的不断调整，寻找PID控制器中的最优参数，实现BP神经网络PID最优控制，得到转子电压d轴参考值u_dr ^*，再经过坐标反变换将转子电压从两相坐标系变换到三相坐标系下作为调控变流装置的信号，调节励磁电流幅值频率相位，使双馈发电机定子端电压满足并网要求以实现双馈发电机的空载并网。

2.如权利要求1所述的一种双馈发电机空载并网控制方法，其特征在于：步骤三中所述传感器为光电编码器。