一种用于直驱永磁风电机变流器的多指标非线性控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于直驱永磁风电机变流器的多指标非线性控制方法，其包括以下步骤：1）确定风轮机、永磁同步发电机、电网侧、变流器直流环输入级，中间直流环节和输出级的电流、电磁转矩的数学模型，确定风电系统的约束方程；2）根据风电系统控制要求，建立非线性控制方法的微分代数系统；3）确定风电系统的非线性控制律。本发明针对直驱永磁风电系统脉冲宽度调制型变流器的非线性控制策略，控制占空比和调制角实现对脉冲宽度调制型变流器的控制，使输出电压的平滑性好和抗干扰性好，保持风电系统的小扰动稳定和改善风电系统的动态特性。即使电网电压不对称或电网电压跌落程度过大，也可以输出平滑的电压，保证电力和电气设备的正常运行。
【专利说明】—种用于直驱永磁风电机变流器的多指标非线性控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及永磁风力发电机系统(风电系统)，尤其涉及一种用于直驱永磁风电机变流器的多指标非线性控制方法。
【背景技术】
[0002]随着能源短缺和环境恶化问题的日益严重，风电作为一种可再生能源，是当前发展最快的新能源之一，受到世界各国的高度重视。由于永磁同步发电机(PMSG, permanentmagnet synchronous generator)的转速跟随风速变化，发出频率和电压均变化的交流电，需要通过变流装置才能联网运行，同时不需要齿轮箱，具有直接驱动、结构简单、效率较高等优点，因而能够改善风能转换的效率。
[0003]对于现有技术中直驱永磁风力发电系统(风电系统)的结构来说，首先，风轮机受风力的驱动开始发电，由永磁发电机输出三相交流电通过整流器转变为直流电，然后根据电网对交流电频率的要求，利用逆变器将直流电再转变成具有相应频率的交流电，再将该交流电经过变压器变压后送入电网；通常情况下，整流器和逆变器的组合称为变流器。
[0004]现有直驱永磁风力发电系统(风电系统)中的电力电子变换电路可以有不同的拓扑结构，根据每种电力电子变换拓扑的特点，整个风电系统的控制方法都会相应的发生变化，由二极管不控整流桥构成的整流方式称为不可整流方式，由可控整流桥构成的整流方式称为可控整流方式。当电路中的负载严重不平衡或电网出现短时故障(如短路)时，会使电网电压不对称。当电网电压跌落程度过大，会影响电力和电气设备的正常运行，风电流变器的正常工作也会受到严重影响。
【发明内容】
[0005]为了克服以上缺点，本发明的目的是提供一种通过非线性控制方法，控制占空比和调制角实现对脉冲宽度调制型变流器的控制，使输出电压的平滑性好和抗干扰性好的一种用于直驱永磁风电机变流器的多指标非线性控制方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种用于直驱永磁风电机变流器的多指标非线性控制方法，所述多指标非线性控制方法包括以下步骤:
[0007]I)
[0008]一种用于直驱永磁风电机变流器的多指标非线性控制方法，其特征在于:所述多指标非线性控制方法包括以下步骤:
[0009]I)确定风轮机、永磁同步发电机、电网侧、变流器直流环输入级，中间直流环节和输出级的电流、电磁转矩的数学模型，建立风电系统的约束方程；
[0010]Al、风轮机产生的机械功率为风力机从空气中捕获的风能，风轮机的机械功率Pm
由式(I)所示:弋A)，其中 λ = Rq/vw ；(I)
[0011]式(I)中P为空气的密度，R为风轮机叶片半径，Vw为风速，Cp为风能利用系数，是永磁体励磁磁链Y和桨距角β的非线性函数，β为叶片的桨距角，λ为风力机叶尖速t匕，ω为风力机的转速；
[0012]B1、建立永磁同步发电机的数学模型:
[0013]分别以d、q轴建立坐标系，假设d、q坐标系以同步速度旋转，且q轴超前于d轴，将d轴定位于定子永磁体的磁链方向上,贝U在d、q轴坐标下的永磁同步发电机的数学模型为:
【权利要求】
1.一种用于直驱永磁风电机变流器的多指标非线性控制方法，其特征在于:所述多指标非线性控制方法包括以下步骤: I)确定风轮机、永磁同步发电机、电网侧、变流器直流环输入级，中间直流环节和输出级的电流、电磁转矩的数学模型，建立风电系统的约束方程； Al、风轮机产生的机械功率为风力机从空气中捕获的风能，风轮机的机械功率Pm由式
【文档编号】H02J3/24GK103475009SQ201310334453
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】李啸骢, 王忠勇 申请人:李啸骢, 王忠勇