CN116599423B - 一种风力发电机的非线性控制方法及系统 - Google Patents

一种风力发电机的非线性控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机的非线性控制方法及系统，涉及新能源风力发电技术领域。本非线性控制方法基于非线性控制系统以实现，具体为：基于电信号采集装置采集的定子电流信号和转子电流信号，并通过定子电流Park变换模块、转子电流Park变换模块、定子磁链计算模块、定子有功功率和定子无功功率计算模块、有功功率给定模块、无功功率给定模块、转子电压Park逆变换模块和非线性控制模块，得到三相转子电压参考值，进而通过SVPWM模块实现对风力发电机的控制。本发明提出的非线性控制方法解决了传统滞环控制方法存在的较大功率波动、可变开关频率和对系统参数变化敏感等问题。

Description

一种风力发电机的非线性控制方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机的非线性控制方法及系统。
背景技术
风力发电机的传统控制方法是基于滞环控制器和功率控制的开关表，以保持定子有功功率和无功功率尽可能接近它们的给定值。然而，滞环控制器会导致变流器的开关频率不固定，造成变流器输出滤波器设计困难。此外，使用滞环控制器和预先定义功率控制的开关表将不可避免地导致在最小化功率误差、功率纹波和电流谐波率方面选择非最优电压矢量。
针对风力发电机的控制，学者们已经提出了不同的控制方法来控制风力发电机的变换器，例如磁场定向控制、直接功率控制和直接转矩控制等。其中磁场定向控制可以容易地在工业中实现，并且具有固定的开关频率。然而，它的动态响应时间较慢。相反，直接功率控制和直接转矩控制具有快速的动态响应，但开关频率是可变的，功率波动较高。
学者们最近提出智能控制策略，如模糊逻辑、神经网络和遗传算法。但这些方法需要非常快速和强大的计算处理器。而基于稳定性的非线性控制方法，是一个很好的折衷方案，易于实现，鲁棒性强。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种风力发电机的非线性控制方法以避免高采样频率问题，并在保持快速动态响应的同时具有更好的性能。该方法基于非线性控制系统以实现，所述非线性控制系统包括电信号采集装置及控制模块；
所述电信号采集装置用以采集风力发电机的定子电流和转子电流信号；
所述控制模块包括定子电流Park变换模块、转子电流Park变换模块、定子磁链计算模块、定子有功功率和定子无功功率计算模块、非线性控制模块、有功功率给定模块、无功功率给定模块、转子电压Park逆变换模块、SVPWM模块和逆变器模块；
该方法包括以下步骤：
步骤A：对所述非线性控制系统设定离散采样周期为Ts；
步骤B：所述电信号采集装置采集风力发电机的三相定子电流信号Isa、Isb和Isc，三相定子电流信号Isa、Isb和Isc经所述定子电流Park变换模块，得到在两相旋转dq坐标系下的定子电流信号Ids；
步骤C：所述电信号采集装置采集风力发电机的三相转子电流信号Ira、Irb和Irc，三相转子电流信号Ira、Irb和Irc经所述转子电流Park变换模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电流信号Idr和Iqr；
步骤D：基于所述定子电流信号Ids和转子电流信号Idr；经所述定子磁链计算模块，得到定子磁链信号Ψs；
所述定子磁链计算模块的计算方式为：
Ψs＝LsIds+LmIdr
其中：Lm为定转子互感，Ls为定子绕组自感；
步骤E：基于定子磁链信号Ψs、所述转子电流信号Idr和Iqr，经所述定子有功功率和定子无功功率计算模块，得到风力发电机的定子有功功率Ps和定子无功功率Qs；
步骤F：基于所述定子电流信号Ids、所述转子电流信号Idr、所述定子磁链信号Ψs、所述定子有功功率Ps、所述定子无功功率Qs、所述有功功率给定模块产生的定子有功功率给定信号Psref和定子有功功率给定信号变化率PDsref，以及所述无功功率给定模块产生的定子无功功率给定信号Qsref和定子无功功率给定信号变化率QDsref，经过所述非线性控制模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电压参考值Vdr和Vqr；
步骤G：基于所述转子电压参考值Vdr和Vqr，经所述转子电压Park逆变换模块，得到三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc；
步骤H：基于所述三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc，经所述SVPWM模块，得到风力发电机转子侧变流器开关管的驱动信号，进而驱动风力发电机转子侧变流器工作；
步骤I：等待下一采样周期，返回步骤B执行。
进一步地，在所述步骤E中，经所述定子有功功率和定子无功功率计算模块，得到风力发电机的定子有功功率Ps和定子无功功率Qs的计算方式分别为：
Ps＝-ωsΨsLmIqr/Ls
Qs＝[ωs(Ψs)2-ωsΨsLmIdr]/Ls
其中：ωs为同步旋转角频率。
进一步地，在所述步骤F中，经过所述非线性控制模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电压参考值Vdr和Vqr的计算方式分别为：
其中，σ为漏磁系数，且σ＝1/[LsLr-(Lm)2]；Lr为转子绕组自感；ωr为风力发电机角频率；Rr为转子绕组电阻。
本发明还公开了一种风力发电机的非线性控制系统，所述非线性控制系统基于所述的风力发电机的非线性控制方法以运行，其特征在于，所述非线性控制系统包括电信号采集装置及控制模块：
所述电信号采集装置用以采集风力发电机的定子电流和转子电流信号；
所述控制模块包括定子电流Park变换模块、转子电流Park变换模块、定子磁链计算模块、定子有功功率和定子无功功率计算模块、非线性控制模块、有功功率给定模块、无功功率给定模块、转子电压Park逆变换模块、SVPWM模块和逆变器模块。
进一步地，所述电信号采集装置包括，用于采集风力发电机定子电流量的定子电流传感器；以及，用于采集风力发电机转子电流量的转子电流传感器。
进一步地，所述所述定子电流传感器、转子电流传感器为霍尔电流传感器。
进一步地，Park变换和Park逆变换的变换系数分别为：
有益效果：本发明公开了一种风力发电机的非线性控制方法及系统，本发明的非线性控制方法克服了传统滞环控制方法具有的一些缺点，例如显著的功率波动、可变的开关频率和对参数变化的敏感性。本发明的非线性控制方法具有固定的开关频率和快速的动态响应，以及较低的定子功率纹波，并且无需使用任何锁相环来与电网电压同步。
附图说明
图1为本发明一种风力发电机的非线性控制方法的流程图；
图2为本发明所采用的一种风力发电机的非线性控制系统框图；
图3为仿真测试期间定子有功功率给定值和实时有功功率仿真结果示意图；
图4为仿真测试期间定子无功功率给定值和实时无功功率仿真结果示意图。
其中：1-风力发电机；101-定子；102-转子；2-逆变器模块；3-电网；4-定子电流传感器；5-转子电流传感器；6-定子电流Park变换模块；7-转子电流Park变换模块；8-定子磁链计算模块；9-定子有功功率和定子无功功率计算模块；10-非线性控制模块；11-有功功率给定模块；12-无功功率给定模块；13-转子电压Park逆变换模块；14-SVPWM模块。
具体实施方式
本发明提出的一种风力发电机的非线性控制方法，该方法应用于风力发电机，通过本发明公开的非线性控制方法，可以高效稳定的实现对风力发电机的控制。
在本实施例中，无论是该非线性控制方法还是非线性控制系统都是基于风力发电机以实现的。但本发明阐述的重点为本非线性控制方法的执行步骤以及实现该方法的非线性控制系统的组成。由此在本实施例中，针对风力发电机的结构仅简略描述了和本发明有关的几个部分，而有关风力发电机结构的描述也不应作为对本发明保护范围的限制。
另外，本实施例中出现的“连接”一词，应做广义理解。在没有特定说明的情况下，应根据方案的实际情况，可以理解为有线连接，也可以作为无线连接；在涉及到数据交换时，还可理解为通信连接以达到模块间数据传输的目的。
首先，下文将结合附图对本实施例公开的一种风力发电机的非线性控制方法做详细描述。该非线性控制方法基于非线性控制系统以实现，非线性控制系统包括电信号采集装置及控制模块，该系统的详细结构将在说明完本方法之后再做具体描述。
请结合图1和图2，其中图1给出了本发明一种风力发电机的非线性控制方法的流程图、图2给出了本发明所采用的一种风力发电机的非线性控制系统框图。
图2中定子101和转子102作为简化的风力发电机的构成，现有技术风力发电机上还包括风叶、齿轮箱等必要部件，因其并不参与到本发明公开的技术方案中，因此没有示出。逆变器模块2包含3组(共6个)电力电子开关器件。本发明的目的在于通过下文描述的方法得到三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc，进而提供给SVPWM模块实现风力发电机的控制。
在本实施例中，请结合图1，本非线性控制方法的具体步骤包括：
步骤A：对所述非线性控制系统设定离散采样周期为Ts；
步骤B：所述电信号采集装置采集风力发电机的三相定子电流信号Isa、Isb和Isc，三相定子电流信号Isa、Isb和Isc经所述定子电流Park变换模块，得到在两相旋转dq坐标系下的定子电流信号Ids；
步骤C：所述电信号采集装置采集风力发电机的三相转子电流信号Ira、Irb和Irc，三相转子电流信号Ira、Irb和Irc经所述转子电流Park变换模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电流信号Idr和Iqr；
步骤D：基于所述定子电流信号Ids和转子电流信号Idr；经所述定子磁链计算模块，得到定子磁链信号Ψs；
所述定子磁链计算模块的计算方式为：
Ψs＝LsIds+LmIdr
其中：Lm为定转子互感，Ls为定子绕组自感；
步骤E：基于定子磁链信号Ψs、所述转子电流信号Idr和Iqr，经所述定子有功功率和定子无功功率计算模块，得到风力发电机的定子有功功率Ps和定子无功功率Qs；
步骤F：基于所述定子电流信号Ids、所述转子电流信号Idr、所述定子磁链信号Ψs、所述定子有功功率Ps、所述定子无功功率Qs、所述有功功率给定模块产生的定子有功功率给定信号Psref和定子有功功率给定信号变化率PDsref，以及所述无功功率给定模块产生的定子无功功率给定信号Qsref和定子无功功率给定信号变化率QDsref，经过所述非线性控制模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电压参考值Vdr和Vqr；
步骤G：基于所述转子电压参考值Vdr和Vqr，经所述转子电压Park逆变换模块，得到三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc；
步骤H：基于所述三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc，经所述SVPWM模块，得到风力发电机转子侧变流器开关管的驱动信号，进而驱动风力发电机转子侧变流器工作；
步骤I：等待下一采样周期，返回步骤B执行。
在本实施例中，在所述步骤E中，经所述定子有功功率和定子无功功率计算模块，得到风力发电机的定子有功功率Ps和定子无功功率Qs的计算方式分别为：
Ps＝-ωsΨsLmIqr/Ls
Qs＝[ωs(Ψs)2-ωsΨsLmIdr]/Ls
其中：ωs为同步旋转角频率。
在本实施例中，在所述步骤F中，经过所述非线性控制模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电压参考值Vdr和Vqr的计算方式分别为：
其中，σ为漏磁系数，且σ＝1/[LsLr-(Lm)2]；Lr为转子绕组自感；ωr为风力发电机角频率；Rr为转子绕组电阻。
本实施例提供了一组仿真数据以更清楚的展示本方法的效果，仿真的结果请参照图3和图4。
本实施例在仿真环境下设置的基本参数如下：
风力发电机1的额定功率Pn为7.5kW，额定频率f为50Hz，电网的线电压为380V，极对数p为3，定子101电阻Rs为0.55Ω，转子102电阻Rr为1.02Ω，定子绕组自感Ls为0.006H，转子绕组自感Lr为0.008H，定转子互感Lm为0.068H，同步转速为1000rpm。上述为风力发电机1相关的参数设置，符合实际情况即可。
在定子有功和无功功率给定值改变过程中，验证本发明提出的一种风力发电机的非线性控制方法的性能。仿真时，定子有功功率给定值设置为在-0.5kW至-3.5kW之间动态变化，定子无功功率给定值在0s至0.6s设置为0kVar。当t＝0.6s时，定子无功功率给定值从0kVar突变为3kVar；当t＝1.4s时，定子无功功率给定值从3kVar突变为-2kVar。
整个仿真测试期间，开关频率设置为20kHz，转子速度固定设定在960rpm。该测试的仿真结果如图3和图4所示。其中，图3为仿真测试期间定子有功功率给定值和实时值的对照图；图4为仿真测试期间定子无功功率给定值和实时值的对照图。结果表明，在本发明提供的非线性控制方法下，风力发电机的实时定子有功功率和无功功率遵循各自的给定值，仿真结果表明所提出的方法具有快速的动态响应。
本实施例公开的仿真实验的运行时间共2s，图3和图4的横坐标均表示仿真实验的时间。
步骤A中的离散采样周期Ts设定为0.0001s；
图3、图4给出了本实施例中仿真实验的结果，可以看出，定子实时有功功率(图3)和定子实时无功功率(图4)虽在波形曲线上有微小幅度的波动，但总体上是沿有功功率给定指令Psref(t)和无功功率给定指令Qsref(t)设定值而变化的。
综上，本非线性控制方法可高效地实现对风力发电机的控制，且具有较好的动态响应。
本实施例还公开了一种风力发电机的非线性控制系统，该非线性控制系统用以实现上述非线性控制方法。具体地，非线性控制系统包括电信号采集装置及控制模块。
电信号采集装置分别与风力发电机的定子101和转子102相连接，其中定子电流传感器4以采集定子101的电流信号，转子电流传感器5采集转子102的电流信号。
控制模块包括定子电流Park变换模块6、转子电流Park变换模块7、定子磁链计算模块8、定子有功功率和定子无功功率计算模块9、非线性控制模块10、有功功率给定模块11、无功功率给定模块12、转子电压Park逆变换模块13、SVPWM模块14和逆变器模块2。控制模块中各模块之间采用通信连接以传输数据。控制模块与电信号采集装置之间亦采用通信连接。
该系统详细的连接方式请参照图2，以下给以说明：定子电流传感器4采集三相定子电流信号Isa、Isb和Isc并将其发送至定子电流Park变换模块6，经计算得出在两相旋转dq坐标系下的定子电流信号Ids，定子电流Park变换模块6将计算得到的定子电流信号Ids发送至定子磁链计算模块8；转子电流传感器5采集三相转子电流信号Ira、Irb和Irc并将其发送至转子电流Park变换模块7，经计算得出在两相旋转dq坐标系下的转子电流信号Idr和Iqr，定子电流Park变换模块7将计算得到的转子电流信号Idr发送至定子磁链计算模块8、并将计算得到的转子电流信号Idr和Iqr发送至非线性控制模块10、定子有功功率和定子无功功率计算模块9。
定子磁链计算模块8根据定子电流信号Ids和转子电流信号Idr计算得到定子磁链信号Ψs，并将其发送至非线性控制模块10、定子有功功率和定子无功功率计算模块9。
定子有功功率和定子无功功率计算模块9根据定子磁链信号Ψs、转子电流信号Idr和Iqr计算得到定子有功功率Ps和定子无功功率Qs，并将其发送至非线性控制模块10。
有功功率给定模块11将其产生的定子有功功率给定信号Psref和定子有功功率给定信号变化率PDsref发送至非线性控制模块10；无功功率给定模块12将其产生的定子无功功率给定信号Qsref和定子无功功率给定信号变化率QDsref发送至非线性控制模块10。
非线性控制模块10根据转子电流信号Idr和Iqr、定子磁链信号Ψs、定子有功功率Ps和定子无功功率Qs、定子有功功率给定信号Psref和定子有功功率给定信号变化率PDsref，以及定子无功功率给定信号Qsref和定子无功功率给定信号变化率QDsref，计算得到在两相旋转dq坐标系下的转子电压参考值Vdr和Vqr，并将其发送至转子电压Park逆变换模块13。
转子电压Park逆变换模块13根据转子电压参考值Vdr和Vqr计算得到三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc，并将其发送至SVPWM模块14，SVPWM模块14将根据三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc转化成对应的逆变器模块2的驱动信号。
上述为各模块件的信息传输关系，信息传输的过程以代表各模块之间的连接关系。
在本实例中，电信号采集装置包括：用于采集风力发电机定子电流量的定子电流传感器4；以及用于采集风力发电机转子电流量的转子电流传感器5。
在本实例中，定子电流传感器4、转子电流传感器5为霍尔电流传感器。
本实施例仅为本发明一种较优的实施方式，尽管上述已较为详尽的给出了具体的技术方案，但不应构成对本发明保护范围的限制。尤其是仿真过程中设置的一些参数，不应理解为对本发明技术方案的限制。方法权利要求中的部分步骤，在可实现的基础上存在顺序变换的可能。本领域技术人员在可以实现的基础上，使用本发明的原理，但改变了部分步骤的顺序也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种风力发电机的非线性控制方法，该方法基于非线性控制系统以实现，所述非线性控制系统包括电信号采集装置及控制模块；
所述电信号采集装置用以采集风力发电机的定子电流和转子电流信号；
所述控制模块包括定子电流Park变换模块、转子电流Park变换模块、定子磁链计算模块、定子有功功率和定子无功功率计算模块、非线性控制模块、有功功率给定模块、无功功率给定模块、转子电压Park逆变换模块、SVPWM模块和逆变器模块；
其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤A：对所述非线性控制系统设定离散采样周期为Ts；
步骤B：所述电信号采集装置采集风力发电机的三相定子电流信号Isa、Isb和Isc，三相定子电流信号Isa、Isb和Isc经所述定子电流Park变换模块，得到在两相旋转dq坐标系下的定子电流信号Ids；
步骤C：所述电信号采集装置采集风力发电机的三相转子电流信号Ira、Irb和Irc，三相转子电流信号Ira、Irb和Irc经所述转子电流Park变换模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电流信号Idr和Iqr；
步骤D：基于所述定子电流信号Ids和转子电流信号Idr；经所述定子磁链计算模块，得到定子磁链信号Ψs；
所述定子磁链计算模块的计算方式为：
Ψs＝LsIds+LmIdr
其中：Lm为定转子互感，Ls为定子绕组自感；
步骤E：基于定子磁链信号Ψs、所述转子电流信号Idr和Iqr，经所述定子有功功率和定子无功功率计算模块，得到风力发电机的定子有功功率Ps和定子无功功率Qs；
步骤F：基于所述定子电流信号Ids、所述转子电流信号Idr、所述定子磁链信号Ψs、所述定子有功功率Ps、所述定子无功功率Qs、所述有功功率给定模块产生的定子有功功率给定信号Psref和定子有功功率给定信号变化率PDsref，以及所述无功功率给定模块产生的定子无功功率给定信号Qsref和定子无功功率给定信号变化率QDsref，经过所述非线性控制模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电压参考值Vdr和Vqr；
步骤G：基于所述转子电压参考值Vdr和Vqr，经所述转子电压Park逆变换模块，得到三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc；
步骤H：基于所述三相转子电压参考值Vra、Vrb和Vrc，经所述SVPWM模块，得到风力发电机转子侧变流器开关管的驱动信号，进而驱动风力发电机转子侧变流器工作；
步骤I：等待下一采样周期，返回步骤B执行；
在所述步骤E中，经所述定子有功功率和定子无功功率计算模块，得到风力发电机的定子有功功率Ps和定子无功功率Qs的计算方式分别为：
Ps＝-ωsΨsLmIqr/Ls
Qs＝[ωs(Ψs)2-ωsΨsLmIdr]/Ls
其中：ωs为同步旋转角频率；
在所述步骤F中，经过所述非线性控制模块，得到在两相旋转dq坐标系下的转子电压参考值Vdr和Vqr的计算方式分别为：
其中，σ为漏磁系数，且σ＝1/[LsLr-(Lm)2]；Lr为转子绕组自感；ωr为风力发电机角频率；Rr为转子绕组电阻。
2.一种风力发电机的非线性控制系统，所述非线性控制系统基于权利要求1所述的风力发电机的非线性控制方法以运行，其特征在于，所述非线性控制系统包括电信号采集装置及控制模块：
所述电信号采集装置用以采集风力发电机的定子电流和转子电流信号；
所述控制模块包括定子电流Park变换模块、转子电流Park变换模块、定子磁链计算模块、定子有功功率和定子无功功率计算模块、非线性控制模块、有功功率给定模块、无功功率给定模块、转子电压Park逆变换模块、SVPWM模块和逆变器模块。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电机的非线性控制系统，其特征在于：所述电信号采集装置包括，
用于采集风力发电机定子电流量的定子电流传感器；
以及，用于采集风力发电机转子电流量的转子电流传感器。
4.根据权利要求3所述的一种风力发电机的非线性控制系统，其特征在于：所述定子电流传感器、转子电流传感器为霍尔电流传感器。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103023021A (zh) * 2012-11-27 2013-04-03 上海电气集团股份有限公司 双馈风力发电系统的非线性功率解耦控制方法
CN107026594A (zh) * 2016-02-02 2017-08-08 天津理工大学 基于adrc的双馈风力发电系统转子解耦控制方法
CN113285638A (zh) * 2021-05-26 2021-08-20 盐城工学院 一种风力发电机转子侧变换器的功率控制方法及系统
CN114172213A (zh) * 2021-11-24 2022-03-11 上海空间电源研究所 一种无刷双馈电机的功率控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103023021A (zh) * 2012-11-27 2013-04-03 上海电气集团股份有限公司 双馈风力发电系统的非线性功率解耦控制方法
CN107026594A (zh) * 2016-02-02 2017-08-08 天津理工大学 基于adrc的双馈风力发电系统转子解耦控制方法
CN113285638A (zh) * 2021-05-26 2021-08-20 盐城工学院 一种风力发电机转子侧变换器的功率控制方法及系统
CN114172213A (zh) * 2021-11-24 2022-03-11 上海空间电源研究所 一种无刷双馈电机的功率控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙秋霞 ; 李伟力 ; 程鹏 ; .电网波动下双馈风力发电励磁系统的仿真分析.现代电力.2006,(第04期),第29-34页. *

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