一種低成本的電力發(fā)電系統(tǒng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的領(lǐng)域，尤其是涉及一種低成本的電力發(fā)電系 統(tǒng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)、電力傳動(dòng)技術(shù)的日益發(fā)展，電力發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)已得到了廣泛的 應(yīng)用。但近幾年，隨著新能源以及科技的不斷發(fā)展，很多電力發(fā)電場(chǎng)合對(duì)發(fā)電機(jī)電力發(fā)電系 統(tǒng)的成本、動(dòng)態(tài)性能以及可靠性上提出了較高的要求。
[0003]目前發(fā)電機(jī)發(fā)電控制方法仍存在一些不足或待改進(jìn)之處：目前的發(fā)電機(jī)都需要位 置傳感器，位置傳感器將增加系統(tǒng)的成本和體積，而且在一些惡劣的環(huán)境下是不方便使用 位置傳感器的；此外，在發(fā)電過程中傳統(tǒng)的電壓PI調(diào)節(jié)器其自適應(yīng)能力和抗擾動(dòng)能力還比 較差，發(fā)出的電壓還不夠穩(wěn)定；同時(shí)，其采用的電流PI控制器，存在固有的滯后特性，從而 會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和限制系統(tǒng)帶寬的增加，響應(yīng)速度受限；其發(fā)電系統(tǒng)控制的可靠性 差，當(dāng)遇到發(fā)電機(jī)出現(xiàn)繞組斷路或短路故障后無法進(jìn)行穩(wěn)定正常發(fā)電，嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī) 的發(fā)電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種低成本的電力發(fā)電系 統(tǒng)控制方法，使其無需位置傳感器，能降低系統(tǒng)成本和減小體積，能適用于惡劣的環(huán)境中， 此外，能夠在發(fā)電過程中穩(wěn)定地進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，具有較好的自適應(yīng)能力和抗擾動(dòng)能力，同時(shí) 能使發(fā)電系統(tǒng)具有很好地動(dòng)態(tài)性能，減少滯后影響，且能使發(fā)電系統(tǒng)具有較高的可靠性，即 使在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障情況下仍能穩(wěn)定正常發(fā)電，從而使之適用于對(duì)系統(tǒng)成本、動(dòng)態(tài)性能以 及可靠性要求較高的發(fā)電場(chǎng)合。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低成本的電力發(fā)電系統(tǒng)控制方法，該方法 包括如下步驟：
[0006] (1)在Park反變換中注入高頻信號(hào)UmCOS(?ht)，其中下標(biāo)h代表高頻分量，Un^ 注入高頻信號(hào)的幅值，為注入高頻信號(hào)的角頻率，t為時(shí)間，啟動(dòng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，通過霍爾傳感器采集發(fā)電機(jī)的三相電流ia、ib、i。，然后將其通過Clark變換 和Park變換得到d-q坐標(biāo)系下發(fā)電機(jī)的實(shí)際高頻電流響應(yīng)值U、iqh;
[0007] (2)分別對(duì)得到的高頻電流響應(yīng)值iqh通過低通濾波器LPF濾波后，得到d-q 坐標(biāo)系下發(fā)電機(jī)的實(shí)際電流值id、iq，對(duì)q軸高頻電流響應(yīng)值iqh進(jìn)行信號(hào)處理，得到發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)估計(jì)值義其中q軸高頻電流響應(yīng)值iqh可表示為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低成本的電力發(fā)電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括w下步驟： (1) 在Park反變換中注入高頻信號(hào)Umcos (?ht)，其中下標(biāo)h代表高頻分量，Um為注入 高頻信號(hào)的幅值，為注入高頻信號(hào)的角頻率，t為時(shí)間，啟動(dòng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn) 入發(fā)電狀態(tài)，通過霍爾傳感器采集發(fā)電機(jī)的S相電流i。、ib、i。，然后將其通過Clark變換和 Park變換得到d-q坐標(biāo)系下發(fā)電機(jī)的實(shí)際高頻電流響應(yīng)值idh、iqh; (2) 分別對(duì)得到的高頻電流響應(yīng)值idh、iqh通過低通濾波器LPF濾波后，得到d-q坐標(biāo) 系下發(fā)電機(jī)的實(shí)際電流值對(duì)q軸高頻電流響應(yīng)值iqh進(jìn)行信號(hào)處理，得到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn) 子位置信號(hào)估計(jì)值八其中q軸高頻電流響應(yīng)值iqh可表示為：
式中，Ld、L。分別為發(fā)電機(jī)的d軸和q軸電感值，= A 0為位置信號(hào)估計(jì)誤差 值，0為位置信號(hào)實(shí)際值，當(dāng)A 0 = 0時(shí)，即可得到0 = 0，該樣就可W通過iqh進(jìn)行信號(hào)處 理，得到較準(zhǔn)確的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)估計(jì)值^供Park反變換和Park變換使用； (3) 通過電壓檢測(cè)器采集四橋臂變換器端上的直流電壓Ud。，將給定的電壓Ud/與反饋 的實(shí)際電壓叫。送入模糊PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行處理，得到具有自適應(yīng)能力強(qiáng)和抗擾動(dòng)能力強(qiáng)的能 使電壓穩(wěn)定控制的給定電流iq% (4) 將給定的d-q軸電流及i /送入預(yù)測(cè)控制器，其中i /= 0,便于實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電 機(jī)有功和無功的解禪控制，同時(shí)將上一次輸出的d-q軸電壓u/(k-l)、Uqt化-1) W及上一次 反饋回來的電流i<i(k-l)和i?；?1) 一同送入預(yù)測(cè)控制器，得到預(yù)測(cè)出的d-q軸電壓U/似 和Uqt(k)，其預(yù)測(cè)表達(dá)式為： U/化）=Alid 化-D+Asi/化)+A3i?；?D+A4U/化-1) Uqt 化）=Bii?；?D+Bsiqt 化)+B3id 化-D+B^qt 化-1) 其中，k為第k個(gè)控制周期，k-1表示第k-1個(gè)周期，即上一個(gè)周期，U/(k)和Uq*(k)分 別為預(yù)測(cè)出的第k個(gè)控制周期的d-q軸電壓，i/似和iqt似分別為第k個(gè)控制周期內(nèi)給 定的d-q軸電流，Ai、As、As、A4為U /似的調(diào)節(jié)參數(shù)，Bi、B2、Bs、B4為U。>似的調(diào)節(jié)參數(shù)，根 據(jù)發(fā)電機(jī)自身不同的特性決定； 妨將得到的預(yù)測(cè)出的d-q軸電壓U/似和U。*化)，經(jīng)Park反變換后得到靜止兩相正 交坐標(biāo)系下給定的發(fā)電機(jī)電壓u/、u/，當(dāng)系統(tǒng)正常時(shí)，通過電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVM) 得到a、b、c S個(gè)橋臂的功率管開通、關(guān)斷的脈寬調(diào)制信號(hào)Sg、Sb、S。，然后通過驅(qū)動(dòng)四橋臂逆 變器中的a、b、C S個(gè)橋臂使其輸出相應(yīng)的；相電流i。、ib、i。來控制發(fā)電機(jī)跟隨給定信號(hào) 穩(wěn)定正常發(fā)電； (6)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)一相繞組斷路或一相繞組短路故障時(shí)，例如a相繞組出現(xiàn)斷路或短路 故障后，該時(shí)將用與發(fā)電機(jī)=相繞組中屯、點(diǎn)相連的第四橋臂n來代替出現(xiàn)故障的a橋臂，切 除掉a橋臂，調(diào)整給定的發(fā)電機(jī)電壓為故障下的u/、u/，同時(shí)將故障相a的電壓矢量由第 四橋臂n代替，即通過電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVM)得到斷路或短路故障態(tài)下的功率管開 通、關(guān)斷的脈寬調(diào)制信號(hào)S"、Sb、S。，然后通過驅(qū)動(dòng)四橋臂逆變器中的n、b、c S個(gè)橋臂使其輸 出相應(yīng)的S相電流i。、ib、i。來控制發(fā)電機(jī)跟隨給定信號(hào)調(diào)壓發(fā)電，使發(fā)電機(jī)在故障下仍能
穩(wěn)定正常地發(fā)電。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低成本的電力發(fā)電系統(tǒng)控制方法，該控制方法在Park反變換中注入了高頻信號(hào)，從而能獲得含有轉(zhuǎn)子位置信號(hào)信息的q軸高頻電流響應(yīng)值，再進(jìn)行信號(hào)處理后，即可實(shí)現(xiàn)無需位置傳感器便可簡(jiǎn)單易行地獲得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)估計(jì)值，從而降低了成本和減小了體積；在電壓調(diào)節(jié)中采用了模糊PI調(diào)節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電壓PI調(diào)節(jié)器，增加了發(fā)電機(jī)的自適應(yīng)能力和抗擾動(dòng)能力，能使發(fā)出的電壓更穩(wěn)定；在電流調(diào)節(jié)中采用了預(yù)測(cè)控制器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電流PI控制器，解決了傳統(tǒng)電流PI控制器的滯后特性，提高了發(fā)電系統(tǒng)的帶寬和動(dòng)態(tài)性能；最后采用了SVM結(jié)合四橋臂變換器的控制方法來提高系統(tǒng)的可靠性，使發(fā)電系統(tǒng)能在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障情況下仍能穩(wěn)定正常發(fā)電。
【IPC分類】H02P21-14, H02P9-00, H02P21-00
【公開號(hào)】CN104601065
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410827048
【發(fā)明人】李潔, 蔣和平, 蔣順愷
【申請(qǐng)人】蔣和平
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日