电机运动控制系统教学课件ppt作者洪乃刚第8章课件.ppt

二 按定子磁链定向控制 双馈发电机中常用按定子磁链定向控制的方法 dq坐标系的d轴定向在定子磁链方向上 按定子磁链定向后 同步旋转dq坐标系上按定子磁链定向的定子电压方程 定子并网 恒定 都不变 不变 按定子磁链定向后 控制 可以控制定子的有功功率和无功功率 由式8.16的转子电压方程和式8.14的电流方程可得 式8.19方程右边的前两项为实现转子电压、电流解耦控制的解耦项 （8.20） （8.19） 为消除转子电压与电流交叉耦合的补偿项 三 定子磁链观测 在二相静止坐标系上，定子磁链分量 8.3.2 转子侧变流器按定子磁链定向的矢量控制 风力双馈发电机功率输出由转子励磁控制，转子电压和电流控制了双馈发电机定子输出的有功和无功 查表得到在当前风速下的最佳功率作为发电机输出有功功率的给定值，发电机输出的无功功率给定值，根据电网对发电机输出无功的要求设定 转子侧PWM变流器控制由功率给定，有功和无功调节器APR、AQR, 转子电流给定值计算，电流调节器ACR，坐标变换环节（2r/2s, 2s/3s）和PWM调制等环节组成。 8.3.3 双馈发电机转子网侧PWM变流器数学模型 一 网侧三相变流器方程 中间滤波电容电流 （8.24） 将式8.26代入式8.24 （8.26） （8.27） 二 在二相静止坐标系上网侧变流器方程 三相电压和电流变换到二相静止坐标系 三 在二相同步旋转dq坐标系上网侧变流器的方程 8.3.4 网侧变流器按电压定向控制系统 一 网侧变流器按电压定向控制 将同步旋转坐标系dq坐标系的d轴定向在电网电压矢量方向上 = us 在同步旋转坐标系dq坐标系上 ， 、 都是直流 式8.29可写为 二 网侧变流器按电压定向控制的稳态特性 在变流器稳态运行时，方程式8.31各导数项为0，忽略电阻 可得同步旋转坐标系上网侧变流器的方程 在幅值守恒原则变换下有： 即使空载，直流母线电压也不会低于交流侧电网线电压幅值，因此需要由Boost电路升压。 按发电机原则规定电流正方向和幅值恒定的坐标变换原则，网侧变流器向电网输出的有功功率和无功功率分别为： 在d轴定向于电网电压矢量的同步旋转坐标系上，忽略损耗，则有 忽略各种损耗后，网侧变流器直流侧和交流侧有功功率平衡关系为 只要能控制交流侧输入的有功功率就可以保持直流母线电压稳定 由式8.32，忽略电阻时可得 将式8.38代入式8.36得 该式表明调节网侧电压矢量可以调节变流器从电网吸收的有功功率和无功功率，从而使变流器在不同的有功和无功下实现四象限运行。 三 基于d轴电网电压定向的网侧变流器控制 检测网侧交流电压和电流，经坐标变换得到dq坐标系上的电压和电流，用锁相环PLL检测电网电压定向角 系统控制目标是直流侧电压和交流侧功率因数 式8.37从功率平衡要求 变流器输出侧电流 变流器交流侧d轴电流给定为 变流器交流侧q轴电流给定 根据对无功功率的给定。 要求设定（式8.36） 系统的电流内环根据 调节变流器交流侧电压 经SVPWM控制网侧变流器开关，使网侧变流器交流侧三相电压和电流按转子侧变流器对电流 的要求和交流侧无 的dq轴分量，并对电压补偿 ，以 功的要求进行调节 。 8.3.5 网侧变流器按虚拟电网磁链定向矢量控制 虚拟定子的电压方程： 虚拟电网磁链（虚拟定子磁链）在 坐标系上分量 虚拟电网磁链的幅值和相角为： 如果将虚拟电网磁链 则dq旋转坐标系的定向角 定向在dq旋转坐标系的d轴方向上 可以根据静止坐标系上的 ， 分量求出。 虚拟电网磁链观测中常用一阶低通滤波器代替纯积分器 网侧变流器虚拟电网磁链定向的无电压传感器矢量控制系统 与基于d轴电网电压定向的网侧变流器电压、电流闭环控制（图8.14）相比减少了电压信号检测和锁相环等环节，控制系统较为简单。 本章小结 风力发电是绿色环保的新能源，风力发电系统由风力机和发电机组成，风力机有水平轴和垂直轴，定桨距和变桨距等多种，水平轴风力机较常见，变桨距风力机对风能的利用率高。风力机的最佳功率曲线是风力发电很重要特性，为了充分利用风能，发电机要工作在最佳功率状态，因此功率控制是风力发电机控制的主要方法。 风力发电一般采用交流发电机，因为风速变化大，发电机转速和频率不固定，对同步发电机通过全电力电子变流器并网，可以扩大对风速的利用范围，全功率变流器不需要功率的双向流动，控制比较简单方便。双馈异步发电机，定子可以直接连接电网，转子通过变流器与电网连接，变流器的容量较小，但是要求电能双向流，控制较复杂。 采用矢量控制的电力电子变流器不仅可以控制发电机输出