CN110336503B - 一种双馈电机在电网深度不对称工况下的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双馈电机在电网深度不对称工况下的控制方法及装置，该方法为采用双闭环的矢量控制策略，外环对有功功率、无功功率进行控制，内环对转子电流进行控制，利用双序锁相环对网压的正负序分量进行分离，转子电流负序给定值可以根据双馈电机转子电压在反转同步坐标系下的稳态方程，直接将负序转子电压控为零得到，通过控制转子负序电流，将转子负序电压降低，从而使转子电压幅值降低到机侧变流器的受控范围内。本发明进一步拓宽了双馈机侧变流器不对称运行范围，在电网深度不对称情况下，机侧变流器仍能够处于受控状态，进行有功输出，并对电网进行无功支撑。

Description

一种双馈电机在电网深度不对称工况下的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种双馈电机在电网深度不对称工况下的控制方法及装置，属于电机控制技术领域。

背景技术

电网故障中绝大多数都是不对称故障。在电网电压不对称时，不考虑转子电流的影响，正序转子电压幅值与正序定子电压幅值大约是转差倍的关系，而负序转子电压幅值与负序定子电压幅值大约是(2-转差率)倍的关系。实际运行中，双馈电机的转差率范围一般在-0.2～0.2之间，这样，定子电压上较小的负序分量体现在转子上会大幅增加。随着电网电压不平衡度的增加，定子负序电压增加，转子负序电压增幅更大。这样，在电网电压不对称程度较高时，转子电压过高，超出变流器电压受控范围，传统的双馈机侧变流器通常采取封脉冲的方式，保证变流器控制器不失控。这样，机侧变流器就完全失去了电流控制能力，转子电压通过不控整流方式向直流侧注入能量，导致直流侧能量泄放电阻反复投切。

因此，需要进一步拓宽双馈机侧变流器不对称运行范围，在电网深度不对称情况下，机侧变流器仍能够处于受控状态，进行有功输出，并对电网进行无功支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双馈电机在电网深度不对称工况下的控制方法及装置，该方法能够进一步拓宽双馈机侧变流器不对称运行范围，即使在电网深度不对称情况下，机侧变流器仍能够处于受控状态，进行有功输出，并对电网进行无功支撑，且易于工程实现。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双馈电机在电网深度不对称工况下的控制方法，包括：

(1)获取双馈电机定子有功给定值，定子无功给定值，定子有功和定子无功；

(2)根据所述定子有功给定值和定子有功，计算转子电流正序分量在正转同步旋选dq+坐标系中d轴分量给定值；根据所述定子无功给定值和定子无功，计算转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值；

(3)获取电网电压，并对电网电压的正负序分量进行分离，得到定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度；

(4)根据所述定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

(5)根据所述转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度，计算转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值；

(6)根据所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，计算转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量总给定值和q轴分量总给定值；

(7)根据所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量总给定值和q轴分量总给定值，以及转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

(8)根据所述转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压正序分量角度，计算转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值。

前述的计算转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，包括：

计算所述定子有功给定值和定子有功的偏差，并送入比例积分控制器PI后得到转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值；计算所述定子无功给定值和定子无功的偏差，并送入比例积分控制器PI后得到转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值。

前述的采用双序锁相环DSRPLL对电网电压的正负序分量进行分离。

前述的计算转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，包括：

其中，

和

为转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，

和

为定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，ω₀为定子电流正序角频率对应的电频率，L_ls和L_lr为双馈电机定子漏感和转子漏感。

前述的计算转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，包括：

其中，

和

为转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d分量给定值和q轴分量给定值，θ_u+和θ_u-为电网电压的正序分量角度和负序分量角度。

前述的计算转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量总给定值和q轴分量总给定值，包括：

将所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值叠加，得到转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下d轴分量总给定值；将所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值和所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值叠加，得到转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下q轴分量总给定值。

前述的计算转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量总给定值，包括：

将所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下d轴分量总给定值与转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量做差，送入比例积分控制器加谐振控制器PIR中，得到转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值；将所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下q轴分量总给定值与转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量做差，送入比例积分控制器加谐振控制器PIR中，得到转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值。

前述的计算转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值，包括：

其中，

和

为转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，

和

为转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值，θ_u+为电网电压正序分量角度。

一种双馈电机在电网深度不对称工况下的控制装置，包括：参数获取模块，转子电流正序分量给定值计算模块，定子电压负序分量获取模块，转子电流负序分量给定值计算模块，转子电流负序分量给定值转换模块，转子电流总给定值计算模块，转子控制电压给定值计算模块和转子控制电压坐标转换模块；

所述参数获取模块用于获取双馈电机定子有功给定值，定子无功给定值，定子有功和定子无功；

所述转子电流正序分量给定值计算模块用于根据所述定子有功给定值和定子有功，计算转子电流正序分量在正转同步旋选dq+坐标系中d轴分量给定值；以及，用于根据所述定子无功给定值和定子无功，计算转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值；

所述定子电压负序分量获取模块用于获取电网电压，并对电网电压的正负序分量进行分离，得到定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度；

所述转子电流负序分量给定值计算模块用于根据所述定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

所述转子电流负序分量给定值转换模块用于根据所述转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度，计算转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值；

所述转子电流总给定值计算模块用于根据所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，计算转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量总给定值和q轴分量总给定值；

所述转子控制电压给定值计算模块用于根据所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量总给定值和q轴分量总给定值，以及转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

所述转子控制电压坐标转换模块用于根据所述转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压正序分量角度，计算转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明通过控制转子负序电流，将转子负序电压降低，从而使转子电压幅值降低到机侧变流器的受控范围内，进一步拓宽了双馈机侧变流器不对称运行范围，在电网深度不对称情况下，机侧变流器仍能够处于受控状态，进行有功输出，并对电网进行无功支撑。

(2)本发明在工程实施过程简单易行。

附图说明

图1为本发明的双馈电机不对称跌落控制框图。

图2为本发明实施例中20％不对称跌落工况下，机侧变流器封脉冲仿真结果图。

图3为本发明实施例中20％不对称跌落工况下，增加转子负序电流控制后的仿真结果。

图4为本发明实施例中某双馈风电场20％不对称低穿测试波形；图4(a)为定子电压三相瞬时值，图4(b)为定子电流三相瞬时值，图4(c)为转子电流三相瞬时值。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

定义定子电流和转子电流均以流入电机为正方向，则在正转、反转同步旋转dq+、dq-坐标系中，双馈电机转子电压正负序分量可以表示为：

其中，

表示转子电压正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量；

表示转子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d、q轴分量；

表示定子电压正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量；

表示定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d、q轴分量；

表示转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量；

表示转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d、q轴分量；

表示定子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量；

表示定子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d、q轴分量；

表示定子磁链正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量；

表示定子磁链负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d、q轴分量；

R_s、R_r、L_s、L_r、L_m、σ表示双馈电机定子电阻、转子电阻、定子电感、转子电感、激磁电感、漏磁系数；

ω_slip+、ω_slip-表示双馈电机在正、反转同步旋转坐标系中的转差频率：

ω₀、ω_r表示定子电流正序角频率、转子机械角频率对应的电频率。

定子电压的正负序分量可以表示为：

双馈电机转差率s可以表示为：

联立公式(1)、(4)、(5)，并忽略转子电流及定子磁链的动态变化及定子电阻，可以得到在不平衡电网电压条件下，转子电压的正负序分量分别为：

转子电压的正负序分量幅值分别为：

在电网不对称程度较小时，现有双馈机侧变流器通常采用定子电流平衡或转子电流平衡或转矩稳定等作为控制目标。此时，由于转子电阻R_r和发电机漏磁系数σ相对较小，负序电流的给定值也相对较小，可以忽略上式中转子电阻压降和交叉耦合项，此时可以得到，在定子电压不对称条件下，电机转子电压的正负序分量幅值可表示为：

上式中，U_s+、U_s-分别为定子电压正负序分量幅值。

定子电压正负序分量幅值可以根据式(9)进行计算。

故忽略上式中转子电阻压降和交叉耦合项后，在不平衡电网条件下转子电压幅值可以表示为：

从上式可以看出，不考虑转子电流的影响，正序转子电压幅值与正序定子电压幅值大约是转差s倍的关系，而负序转子电压幅值与负序定子电压幅值大约是(2-s)倍的关系。实际运行中，双馈电机的转差率范围一般在s＝-0.2～0.2，即|s|<1，|s-2|>1。也就是说，定子电压上较小的负序分量体现在转子上会大幅增加。随着电网电压不平衡度的增加，定子负序电压增加，转速负序电压增幅更大。

基于以上分析，对于传统双馈变流器，在电网电压不对称度较高时，转子电压过高，超出变流器电压受控范围，机侧变流器通常采取封脉冲的方式，保证变流器控制器不失控。

为了进一步拓宽双馈机侧变流器不对称运行范围，本发明提出一种利用转子负序电流来降低转子负序电压，从而使双馈机侧变流器能在更大不对称度下可靠运行。这样，即使在电网深度不对称情况下，机侧变流器仍能够处于受控状态，进行有功输出，并对电网进行无功支撑。

转子负序电流的给定值，可以直接将负序转子电压控为零。根据公式(6)，将转子负序电压控为零，也就是令

和

为零，这样，在不考虑高电压的情况下，转子电压必然在电压受控范围内，忽略转子电阻压降后，转子电流负序分量应满足：

将公式(3)、(5)代入上式，可得，转子电流负序dq分量为：

式中，L_ls、L_lr表示双馈电机定、转子漏感，定转子电感与漏感的关系如下：

双馈电机不对称跌落控制框图如附图1所示。图1中，θ_u+、θ_u-分别为电网电压正负序分量角度；P、Q分别为定子有功、无功；P^*、Q^*分别为定子有功、无功给定值；

分别为转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量给定值；

分别为转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d、q轴分量给定值；

分别为转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量给定值；

分别为转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量给定值；

分别为转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量；

分别为转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d、q轴分量给定值；

分别为转子控制电压在两相静止坐标系中α、β轴分量给定值；DSRPLL为双序锁相环；PI为比例积分控制器；PIR为比例积分控制器加谐振控制器。

控制结构基于双闭环的矢量控制策略，外环对有功功率、无功功率进行控制，内环对转子电流进行控制。利用双序锁相环对网压的正负序分量进行分离，从而计算得到转子负序分量的给定值，需要将其折算到正序旋转坐标系下，此时，转子负序分量给定值表现为2倍频交流量。为了对负序电流进行控制，内环控制器需要叠加2次谐振控制器。

控制步骤如下：

(1)定子有功给定值P^*和定子有功P的偏差，经比例积分控制器PI后得到转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴给定值

定子无功给定值Q^*和定子无功Q的偏差，经比例积分控制器PI后得到转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴给定值

(2)利用双序锁相环DSRPLL对电网电压的正负序分量进行分离，得到定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d、q轴分量

和

以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度；然后利用公式(12)计算得到转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d、q轴分量给定值

和

(3)将转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系下d、q轴分量给定值折算到正转同步旋转dq+坐标系下，得到

和

折算过程如下：

其中，

(4)将步骤(1)得到的转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴给定值

和步骤(3)得到的转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴给定值

叠加，得到转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下d轴分量总给定值

将步骤(1)得到的转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴给定值

和步骤(3)得到的转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴给定值

叠加，得到转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下q轴分量总给定值

(5)将转子电流在正转同步dq+坐标系下d轴分量总给定值

与转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量

做差，经比例积分控制器加谐振控制器PIR，得到转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值

将转子电流在正转同步dq+坐标系下q轴分量总给定值

与转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量

做差，经比例积分控制器加谐振控制器PIR，得到转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值

其中，转子电流可通过双馈电机直接获取，再计算其在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量和q轴分量；

(6)将转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴和q轴分量给定值

和

经坐标转换，得到转子控制电压在两相静止坐标系中α轴和β轴分量给定值

和

坐标变换如下：

其中，

在Matlab仿真平台上，对上述理论进行验证功能，仿真模型中双馈机组定子漏感L_ls＝144uH，转子漏感L_lr＝109uH，开口电压1955V，因转子电压为脉冲，仿真结果图中转子电压经过340Hz滤波处理。图2给出了20％不对称跌落工况下，机侧变流器封脉冲仿真结果图，左图中4组曲线分别为定子电压/V、定子电流/A、转子电流/A、转子电压/V(已滤除开关分量)，右图中4条曲线分别为有功功率/pu、无功功率/pu、无功电流/pu、直流电压/V。图3给出了20％不对称跌落工况下，按照方案一，增加转子负序电流控制后的仿真结果。可以看到，增加转子负序电流控制使机侧变流器进入受控区域后，不仅使双馈电机具备一定的正序电流控制能力，而且避免了双馈电机转子电压通过不控整流方式向直流侧注入能量，大大减小了直流侧能量泄放电阻的投切次数。

图4给出了某双馈风电场投入负序电流控制后20％低穿测试波形，其中，图4(a)为定子电压/V，图4(b)为定子电流/A，图4(c)为转子电流/V，横坐标均为时间/s。可见，机侧变流器进入受控范围，控制效果良好。

本发明还提供了一种双馈电机在电网深度不对称工况下的控制装置，包括：参数获取模块，转子电流正序分量给定值计算模块，定子电压负序分量获取模块，转子电流负序分量给定值计算模块，转子电流负序分量给定值转换模块，转子电流总给定值计算模块，转子控制电压给定值计算模块和转子控制电压坐标转换模块；

所述参数获取模块用于获取双馈电机定子有功给定值，定子无功给定值，定子有功和定子无功；

所述转子电流正序分量给定值计算模块用于根据所述定子有功给定值和定子有功，计算转子电流正序分量在正转同步旋选dq+坐标系中d轴分量给定值；以及，用于根据所述定子无功给定值和定子无功，计算转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值；

所述定子电压负序分量获取模块用于获取电网电压，并对电网电压的正负序分量进行分离，得到定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度；

所述转子电流负序分量给定值计算模块用于根据所述定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

所述转子电流负序分量给定值转换模块用于根据所述转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度，计算转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值；

所述转子电流总给定值计算模块用于根据所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，计算转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量总给定值和q轴分量总给定值；

所述转子控制电压给定值计算模块用于根据所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量总给定值和q轴分量总给定值，以及转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

所述转子控制电压坐标转换模块用于根据所述转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压正序分量角度，计算转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值。

所述转子电流正序分量给定值计算模块计算转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，包括：

计算所述定子有功给定值和定子有功的偏差，并送入比例积分控制器PI后得到转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值；计算所述定子无功给定值和定子无功的偏差，并送入比例积分控制器PI后得到转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值。

所述定子电压负序分量获取模块采用双序锁相环DSRPLL对电网电压的正负序分量进行分离。

所述转子电流负序分量给定值计算模块计算转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，包括：

其中，

和

为转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，

和

为定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，ω₀为定子电流正序角频率对应的电频率，L_ls和L_lr为双馈电机定子漏感和转子漏感。

所述转子电流负序分量给定值转换模块计算转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，包括：

其中，

和

为转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d分量给定值和q轴分量给定值，θ_u+和θ_u-为电网电压的正序分量角度和负序分量角度。

所述转子电流总给定值计算模块计算转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量总给定值和q轴分量总给定值，包括：

将所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值叠加，得到转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下d轴分量总给定值；将所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值和所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值叠加，得到转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下q轴分量总给定值。

所述转子控制电压给定值计算模块计算转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量总给定值，包括：

将所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下d轴分量总给定值与转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量做差，送入比例积分控制器加谐振控制器PIR中，得到转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值；将所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下q轴分量总给定值与转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量做差，送入比例积分控制器加谐振控制器PIR中，得到转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值。

所述转子控制电压坐标转换模块计算转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值，包括：

其中，

和

为转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，

和

为转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值，θ_u+为电网电压正序分量角度。

值得指出的是，该装置实施例是与上述方法实施例对应的，上述方法实施例的实现方式均适用于该装置实施例中，并能达到相同或相似的技术效果，故不在此赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双馈电机在电网不对称工况下的控制方法，其特征在于，包括：

(1)获取双馈电机定子有功给定值，定子无功给定值，定子有功和定子无功；

(2)根据所述定子有功给定值和定子有功，计算转子电流正序分量在正转同步旋选dq+坐标系中d轴分量给定值；根据所述定子无功给定值和定子无功，计算转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值；

(3)获取电网电压，并对电网电压的正负序分量进行分离，得到定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度；

(4)根据所述定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

包括：

其中，

和

为转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，

和

为定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，ω₀为定子电流正序角频率对应的电频率，L_ls和L_lr为双馈电机定子漏感和转子漏感；

(5)根据所述转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度，计算转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值；包括：

其中，

和

为转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d分量给定值和q轴分量给定值，θ_u+和θ_u-为电网电压的正序分量角度和负序分量角度；

(6)根据所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，计算转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量总给定值和q轴分量总给定值；

(7)根据所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量总给定值和q轴分量总给定值，以及转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

(8)根据所述转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压正序分量角度，计算转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值。

2.根据权利要求1所述的一种双馈电机在电网不对称工况下的控制方法，其特征在于，计算转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，包括：

计算所述定子有功给定值和定子有功的偏差，并送入比例积分控制器PI后得到转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值；计算所述定子无功给定值和定子无功的偏差，并送入比例积分控制器PI后得到转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值。

3.根据权利要求1所述的一种双馈电机在电网不对称工况下的控制方法，其特征在于，采用双序锁相环DSRPLL对电网电压的正负序分量进行分离。

4.根据权利要求1所述的一种双馈电机在电网不对称工况下的控制方法，其特征在于，所述计算转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量总给定值和q轴分量总给定值，包括：

将所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值叠加，得到转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下d轴分量总给定值；将所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值和所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值叠加，得到转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下q轴分量总给定值。

5.根据权利要求1所述的一种双馈电机在电网不对称工况下的控制方法，其特征在于，所述计算转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，包括：

将所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下d轴分量总给定值与转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量做差，送入比例积分控制器加谐振控制器PIR中，得到转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值；将所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系下q轴分量总给定值与转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量做差，送入比例积分控制器加谐振控制器PIR中，得到转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值。

6.根据权利要求1所述的一种双馈电机在电网不对称工况下的控制方法，其特征在于，所述计算转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值，包括：

其中，

和

为转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值，

和

为转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值，θ_u+为电网电压正序分量角度。

7.一种双馈电机在电网不对称工况下的控制装置，其特征在于，包括：参数获取模块，转子电流正序分量给定值计算模块，定子电压负序分量获取模块，转子电流负序分量给定值计算模块，转子电流负序分量给定值转换模块，转子电流总给定值计算模块，转子控制电压给定值计算模块和转子控制电压坐标转换模块；

所述参数获取模块用于获取双馈电机定子有功给定值，定子无功给定值，定子有功和定子无功；

所述转子电流正序分量给定值计算模块用于根据所述定子有功给定值和定子有功，计算转子电流正序分量在正转同步旋选dq+坐标系中d轴分量给定值；以及，用于根据所述定子无功给定值和定子无功，计算转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中q轴分量给定值；

所述定子电压负序分量获取模块用于获取电网电压，并对电网电压的正负序分量进行分离，得到定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度；

所述转子电流负序分量给定值计算模块用于根据所述定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；计算公式为：

其中，

和

为转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，

和

为定子电压负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量和q轴分量，ω₀为定子电流正序角频率对应的电频率，L_ls和L_lr为双馈电机定子漏感和转子漏感；

所述转子电流负序分量给定值转换模块用于根据所述转子电流负序分量在反转同步旋转dq-坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压的正序分量角度和负序分量角度，计算转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值；计算式为：

其中，

和

为转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d分量给定值和q轴分量给定值，θ_u+和θ_u-为电网电压的正序分量角度和负序分量角度；

所述转子电流总给定值计算模块用于根据所述转子电流正序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及所述转子电流负序分量在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，计算转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量总给定值和q轴分量总给定值；

所述转子控制电压给定值计算模块用于根据所述转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量总给定值和q轴分量总给定值，以及转子电流在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量和q轴分量，计算转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中d轴分量给定值和q轴分量给定值；

所述转子控制电压坐标转换模块用于根据所述转子控制电压在正转同步旋转dq+坐标系中的d轴分量给定值和q轴分量给定值，以及电网电压正序分量角度，计算转子控制电压在两相静止坐标系中α轴分量给定值和β轴分量给定值。

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