CN114665763A - 一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法 - Google Patents

一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114665763A
CN114665763A CN202210419062.0A CN202210419062A CN114665763A CN 114665763 A CN114665763 A CN 114665763A CN 202210419062 A CN202210419062 A CN 202210419062A CN 114665763 A CN114665763 A CN 114665763A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage vector
axis component
stator
voltage
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210419062.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张阳
张炎钦
文定都
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University of Technology
Original Assignee
Hunan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Technology filed Critical Hunan University of Technology
Priority to CN202210419062.0A priority Critical patent/CN114665763A/zh
Publication of CN114665763A publication Critical patent/CN114665763A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/15—Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2103/00—Controlling arrangements characterised by the type of generator
    • H02P2103/20—Controlling arrangements characterised by the type of generator of the synchronous type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法，具体步骤包括：采集发电机实时数据，计算k时刻定子电压给定值的dq轴分量；计算合成电压矢量us的dq轴分量；构造代价函数；计算第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比dmi、dni；当dmi＜0或dni＜0时，取消其对应有效电压矢量的作用，当dmi＞1或dni＞1时，其对应有效电压矢量作用整个采样周期，当0≤dmi≤1或0≤dni≤1时，对占空比dmi、dni进行重新分配；选择使代价函数最小的相邻两有效电压矢量umi、uni。本发明可有效减小永磁同步风力发电机定子电流脉动和静差，提升系统的动静态性能。

Description

一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法
技术领域
本发明属于风力发电变流控制领域，具体涉及一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法。
背景技术
直驱永磁风力发电机由于其省去了齿轮箱、功率密度大、效率高等优点得到了广泛应用。由电压矢量选择导致的定子电流脉动和静差不仅会引起定子电流谐波增大和抖动，还可能会产生磁饱和，不利于系统的稳定运行。因此，有必要设计一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法。
发明内容
针对背景技术所述的缺陷或不足，本发明提供了一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法，提高了系统的动静态性能。
一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法，步骤包括：
(1)采集发电机实时数据，计算k时刻定子电压给定值的dq轴分量
Figure BDA0003606819730000011
(2)计算合成电压矢量us的dq轴分量；
(3)构造代价函数；
(4)计算第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比dmi、dni；
(5)当dmi＜0或dni＜0时，取消其对应有效电压矢量的作用；
(6)当dmi＞1或dni＞1时，其对应有效电压矢量作用整个采样周期；
(7)当0≤dmi≤1或0≤dni≤1时，对占空比dmi、dni进行重新分配；
(8)选择使代价函数最小的相邻两有效电压矢量umi、uni。
所述步骤(1)中k时刻定子电压给定值的dq轴分量
Figure BDA0003606819730000012
的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000013
式中id(k+1)、iq(k+1)分别为k+1时刻定子电流的dq轴分量；id(k)、iq(k)分别为k时刻定子电流的dq轴分量；ωe(k)为k时刻发电机的电角速度；Rs为定子电阻；Ls为定子电感；ψf为永磁体磁链。
所述步骤(2)中合成电压矢量us的dq轴分量udi、uqi的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000021
式中umdi、undi为第i扇区有效相电压矢量d轴分量；umqi、unqi为第i扇区有效相电压矢量q轴分量；dmi、dni为第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比。
所述步骤(3)中代价函数的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000022
所述步骤(4)中第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比dmi、dni的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000023
式中
Figure BDA0003606819730000024
所述步骤(7)中对占空比dmi、dni进行重新分配的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000025
所述步骤(8)中选择使代价函数最小的相邻两有效电压矢量umi、uni的方法如下：
1)将占空比dmi、dni代入式(2)，得到udi、uqi；
2)将udi、uqi代入式(3)，选择代价函数g最小时的udi、uqi。
本发明与现有技术相比的益处在于：
(1)该方法在减少预测次数的基础上，具有更小的电流脉动和相电流谐波。
(2)该方法减少了因参数摄动引起的电流静差和抖动，提高了系统的动静态性能。
附图说明
图1为本发明实施方法的流程图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图和实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法，步骤包括：
(1)采集发电机实时数据，计算k时刻定子电压给定值的dq轴分量
Figure BDA0003606819730000031
(2)计算合成电压矢量us的dq轴分量；
(3)构造代价函数；
(4)计算第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比dmi、dni；
(5)当dmi＜0或dni＜0时，取消其对应有效电压矢量的作用；
(6)当dmi＞1或dni＞1时，其对应有效电压矢量作用整个采样周期；
(7)当0≤dmi≤1或0≤dni≤1时，对占空比dmi、dni进行重新分配；
(8)选择使代价函数最小的相邻两有效电压矢量umi、uni。
步骤(1)中k时刻定子电压给定值的dq轴分量
Figure BDA0003606819730000032
的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000033
式中id(k+1)、iq(k+1)分别为k+1时刻定子电流的dq轴分量；id(k)、iq(k)分别为k时刻定子电流的dq轴分量；ωe(k)为k时刻发电机的电角速度；Rs为定子电阻；Ls为定子电感；ψf为永磁体磁链。
步骤(2)中合成电压矢量us的dq轴分量udi、uqi的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000034
式中umdi、undi为第i扇区有效相电压矢量d轴分量；umqi、unqi为第i扇区有效相电压矢量q轴分量；dmi、dni为第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比。
步骤(3)中代价函数的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000041
步骤(4)中第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比dmi、dni的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000042
式中
Figure BDA0003606819730000043
步骤(7)中对占空比dmi、dni进行重新分配的计算公式如下：
Figure BDA0003606819730000044
步骤(8)中选择使代价函数最小的相邻两有效电压矢量umi、uni的方法如下：
1)将占空比dmi、dni代入式(2)，得到udi、uqi；
2)将udi、uqi代入式(3)，选择代价函数g最小时的udi、uqi。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明思路和原则下的修改、改进方案均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法，其特征在于，步骤包括：
(1)采集发电机实时数据，计算k时刻定子电压给定值的dq轴分量
Figure FDA0003606819720000011
(2)计算合成电压矢量us的dq轴分量；
(3)构造代价函数；
(4)计算第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比dmi、dni；
(5)当dmi＜0或dni＜0时，取消其对应有效电压矢量的作用；
(6)当dmi＞1或dni＞1时，其对应有效电压矢量作用整个采样周期；
(7)当0≤dmi≤1或0≤dni≤1时，对占空比dmi、dni进行重新分配；
(8)选择使代价函数最小的相邻两有效电压矢量umi、uni。
所述步骤(1)中k时刻定子电压给定值的dq轴分量
Figure FDA0003606819720000012
的计算公式如下：
Figure FDA0003606819720000013
式中id(k+1)、iq(k+1)分别为k+1时刻定子电流的dq轴分量；id(k)、iq(k)分别为k时刻定子电流的dq轴分量；ωe(k)为k时刻发电机的电角速度；Rs为定子电阻；Ls为定子电感；ψf为永磁体磁链。
所述步骤(2)中合成电压矢量us的dq轴分量udi、uqi的计算公式如下：
Figure FDA0003606819720000014
式中umdi、undi为第i扇区有效相电压矢量d轴分量；umqi、unqi为第i扇区有效相电压矢量q轴分量；dmi、dni为第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比。
所述步骤(3)中代价函数的计算公式如下：
Figure FDA0003606819720000015
所述步骤(4)中第i扇区相邻两有效电压矢量umi、uni的占空比dmi、dni的计算公式如下：
Figure FDA0003606819720000021
式中
Figure FDA0003606819720000022
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法，其特征在于，所述步骤(7)中对占空比dmi、dni进行重新分配的计算公式如下：
Figure FDA0003606819720000023
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法，其特征在于，所述步骤(8)中选择使代价函数最小的相邻两有效电压矢量umi、uni的方法如下：
1)将占空比dmi、dni代入式(2)，得到udi、uqi；
2)将udi、uqi代入式(3)，选择代价函数g最小时的udi、uqi。
CN202210419062.0A 2022-04-21 2022-04-21 一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法 Pending CN114665763A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210419062.0A CN114665763A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210419062.0A CN114665763A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114665763A true CN114665763A (zh) 2022-06-24

Family

ID=82037393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210419062.0A Pending CN114665763A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114665763A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160254771A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Direct torque control of ac electric machines
CN107565868A (zh) * 2017-10-10 2018-01-09 东南大学盐城新能源汽车研究院 一种五相永磁同步电机开路故障下的容错控制系统及方法
CN109728757A (zh) * 2019-02-28 2019-05-07 华中科技大学 直线感应电机任意双矢量模型预测推力控制方法及系统
CN110784145A (zh) * 2019-11-18 2020-02-11 南通大学 一种永磁同步电机全速域模型预测磁链控制方法
CN110912431A (zh) * 2019-12-12 2020-03-24 福州大学 基于模型预测虚拟电压矢量控制的逆变器环流抑制方法
CN110995076A (zh) * 2019-12-11 2020-04-10 湖南大学 一种永磁同步电机模型预测电流控制方法
CN111510040A (zh) * 2020-04-10 2020-08-07 江苏大学 用于五相永磁同步电机的无权重系数的双虚拟电压矢量预测转矩控制方法
CN113067515A (zh) * 2021-04-13 2021-07-02 南通大学 一种计及占空比约束的永磁同步电机三矢量模型预测磁链控制方法
CN113659898A (zh) * 2021-07-14 2021-11-16 江苏大学 一种基于多矢量连续优化策略的双三相永磁同步电机模型预测转矩控制方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160254771A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Direct torque control of ac electric machines
CN107565868A (zh) * 2017-10-10 2018-01-09 东南大学盐城新能源汽车研究院 一种五相永磁同步电机开路故障下的容错控制系统及方法
CN109728757A (zh) * 2019-02-28 2019-05-07 华中科技大学 直线感应电机任意双矢量模型预测推力控制方法及系统
US20210143764A1 (en) * 2019-02-28 2021-05-13 Huazhong University Of Science And Technology Arbitrary double vector and model prediction thrust control method and system
CN110784145A (zh) * 2019-11-18 2020-02-11 南通大学 一种永磁同步电机全速域模型预测磁链控制方法
CN110995076A (zh) * 2019-12-11 2020-04-10 湖南大学 一种永磁同步电机模型预测电流控制方法
CN110912431A (zh) * 2019-12-12 2020-03-24 福州大学 基于模型预测虚拟电压矢量控制的逆变器环流抑制方法
WO2021114748A1 (zh) * 2019-12-12 2021-06-17 福州大学 基于模型预测虚拟电压矢量控制的逆变器环流抑制方法
CN111510040A (zh) * 2020-04-10 2020-08-07 江苏大学 用于五相永磁同步电机的无权重系数的双虚拟电压矢量预测转矩控制方法
US20210399664A1 (en) * 2020-04-10 2021-12-23 Jiangsu University Double virtual voltage vectors predictive torque control method without weighting factor for five-phase permanent magnet synchronous motor
CN113067515A (zh) * 2021-04-13 2021-07-02 南通大学 一种计及占空比约束的永磁同步电机三矢量模型预测磁链控制方法
CN113659898A (zh) * 2021-07-14 2021-11-16 江苏大学 一种基于多矢量连续优化策略的双三相永磁同步电机模型预测转矩控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘珅;高琳;: "永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制", 电机与控制学报, no. 01, 15 January 2020 (2020-01-15) *
张保程;徐艳平;周钦;: "基于广义双矢量的PMSM模型预测电流控制", 电气传动, no. 03 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohammadi et al. A combined vector and direct power control for DFIG-based wind turbines
Chau et al. Chaos in electric drive systems: analysis, control and application
CN108667389B (zh) 一种基于虚拟电压矢量模型预测容错控制方法
CN111726046B (zh) 一种计及占空比优化的非对称六相pmsm模型预测磁链控制方法
CN104993767B (zh) 考虑谐波耦合的多相电机缺相故障容错运行电流重构方法
CN112803861B (zh) 一种永磁同步电机三矢量模型预测控制的无零矢量算法
CN110594079A (zh) 一种直驱式波浪发电系统最优功率控制方法
Zhang et al. Robust plug-in repetitive control for speed smoothness of cascaded-PI PMSM drive
CN110620533A (zh) 一种表贴式永磁同步电机无传感器控制方法
Lee et al. Speed-sensorless DTC-SVM for matrix converter drives with simple nonlinearity compensation
CN113067515A (zh) 一种计及占空比约束的永磁同步电机三矢量模型预测磁链控制方法
CN107294453B (zh) 磁链与电流联合抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法与系统
CN113098349B (zh) 离散空间矢量调制的永磁同步电动机模型预测控制方法
CN107800340A (zh) 一种波浪发电输出最大功率的控制方法及相关装置
CN111967170B (zh) 一种开关磁阻电机铁芯损耗计算模型建立方法
CN114665763A (zh) 一种永磁同步风力发电机最优电压矢量确定方法
CN114123900B (zh) 基于自抗扰重复控制的永磁同步发电机电流谐波抑制方法
CN112994565B (zh) 一种永磁同步电机三矢量五扇区模型预测电流控制算法
Yun et al. Torque ripples minimization in PMSM using variable step-size normalized iterative learning control
CN114765441A (zh) 一种计及矢量筛选的永磁同步电机多矢量模型预测控制方法
CN109802615A (zh) 双矢量绕组开路永磁同步电机电流预测控制方法和设备
CN113258837A (zh) 一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法及装置
CN114665764A (zh) 一种高鲁棒性永磁同步风力发电机无模型预测控制方法
CN114679093A (zh) 一种直驱永磁风力发电机的低电流脉动占空比优化方法
De Soricellis et al. Real-time disturbance compensation algorithm for the current control of PMSM drives

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination