基于转子电流的双馈感应电机无速度传感器控制.pdf

第34卷第13期 电力系统自动化 V01．34No．13 2010年7月10日 AutomationofElectricPower 10，2010 Systems July 基于转子电流的双馈感应电机无速度传感器控制 高 乐1，周有庆1，徐隆亚2，管博2 (1．湖南大学电气与信息工程学院，湖南省长沙市410082； 2．俄亥俄州立大学电气与计算机工程学院，美国俄亥俄州哥伦布市43210) 摘要：提出一种基于转子电流的模型参考自适应系统(MRAS)的双馈感应电机(DFIM)无速度传 感器控制方法。首先建立了基于定子磁链定向的DFIM矢量控制模型，实现了电机转速／转矩控 制和有功／无功功率解耦控制，然后采用基于MRAS的转速辨识方法，将测量得到的转子电流作为 参考模型，通过定子电压和电流估测得到的转子电流作为自适应模型，用PI闭环控制构造转子位 置和转速信息。为验证理论分析的正确性，以50kW的DFIM为例设计了一套控制系统。通过电 动机运行工况下的空载变速实验和发电机运行工况下的功率控制实验，估测转子位置和转速在不 同转速和功率工况下都能准确跟踪实际值。仿真和实验结果表明系统能实现对DFIM无速度传 感器控制，证明了所提出的方案的可行性。 关键词：双馈感应电机；模型参考自适应系统；无传感器控制；风力发电 0 引言 辨识技术，将测量得到的转子电流作为参考模型，通 过定子电压和电流估测得到的转子电流作为自适应 风力发电是目前可再生新能源利用中技术最成 模型，用比例积分(PI)闭环控制构造转子位置和转 熟、最具规模和开发条件、发展前景最被看好的一种 速信息。仿真和实验结果证明该无速度传感器控制 方式。变速恒频发电是当前风能利用中的主流技 系统在转子电流为0时依然可以正常工作，具有较 术，而双馈感应电机(DFIM)是其主要发电机类型。 强的鲁棒性和令人满意的动静态性能。 DFIM风电机组具有有功、无功功率独立调节能力， 可实现最大风能追踪控制和变速恒频运行[1屿1；而且 1 定子磁链定向的DFIM矢量控制 由于励磁用脉宽调制(PWM)变流器容量大约只有 按电动机惯例列写在定子同步旋转由坐标系 风电机组额度容量的30％左右，降低了制造成本。 下的数学模型如下‘卜3‘。 ． 由于这些特点，使得目前全球80％以上风电机组容 定子电压方程： 量都是基于DFIM系统。 近年来，DFIM无速度传感器矢量控制技术一 (1) lUds=Rsids+p奶s—c￡，1％ IU。。=R。ip+p吼。+031奶。 直是该领域的研究热点。无速度传感器技术有诸多 转子电压方程： 优点：低系统成本，无需安装和维护转子位置传感 器，高系统可靠性，更加适应于在恶劣环境下工作。 (2)