一种直驱永磁风电变流器整流装置控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新能源及发电机控制技术领域，尤其涉及一种直驱永磁风电变流器整 流装置控制方法及方法。
【背景技术】
[0002] 直驱风电变流器适合应用在风力发电领域，整流装置是直驱永磁风电变流器是其 中重要的组成部分，其利用对永磁发电机的精确控制，保证发电机稳定高效的电能输出，方 法主要是构造发电机电磁模型，利用编码器获取转子角度，并结合计算得到的电流给定，通 过电流调节控制模块，得出相关调制波形，再通过PWM技术得到PWM波，最终作用于整流装置 中的IGBT模块，实现对发电机的控制，确保更多的机械能转化成电能。因此，精确可靠的转 子角度获取至关重要，转子定位越准确，控制就越精确。
[0003] 目前对于转子位置的获取大部分采用旋转编码器实现，通过在发电机轴上安装编 码器，通过编码器和轴同步转动产生位置信号，然后将位置信号传递到控制器进行分析和 补偿，得到相对准确的转子位置。此方法的缺点是:对编码器与发电机轴的同轴度要求高， 如果有偏差就会造成编码器输出结果不准确，并且长时间运行会造成编码器损坏，增加故 障点；同时购买编码器会增加硬件成本。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种直驱永磁风电变流器整流装置控制方法及 装置，用以解决现有技术中转子角度不准确的问题。
[0005] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006] 本发明提供了一种直驱永磁风电变流器整流装置控制方法，包括：
[0007] 采集三相定子电压、三相定子电流并变换到αβ坐标系，对变换后的三相定子交流 电压进行检测；
[0008] 当检测正常时，根据变换后的三相定子电流、以及αβ坐标系下的定子电压观测值 或αβ坐标系下的三相定子电压之一进行运算，得到αβ坐标系下的反向电动势观测值；
[0009] 根据反向电动势观测值，通过跟踪调节得到转子位置角速度〇^和位置角
[0010] 根据c〇4Pc&r，结合电流给定，计算出相关调制波形;利用PffM技术得到控制整流装 置IGBT的PffM波形，从而实现对永磁发电机无速度传感器控制。
[0011] 进一步地，采集过程具体包括：
[0012] 通过ADC采集三相定子电压、三相定子电流；
[0013]对三相定子电压、三相定子电流进行坐标变换到αβ坐标系；
[0014] 对三相定子电压进行信号检测，输出检测结果到转子位置跟踪状态机模块，检测 结果正常，进入反向电动势观测值计算步骤，否则重新通过ADC进行采集处理。
[0015] 进一步地，得到反电动势观测值的过程具体包括：
[0016] 当检测正常时，判断整流装置控制信号是否开启，如果是，根据变换后的三相定子 电流以及预先得到的αβ坐标系下的定子电压观测值进行运算，得到αβ坐标系下的反向电动 势观测值；如果否，根据变换后的三相定子电流、αβ坐标系下的三相定子电压进行运算，得 到αβ坐标系下的反向电动势观测值。
[0017] 进一步地，计算反电动势的过程具体包括：
[0018] 发电机侧控制采用id = 0的控制方式，保证发电机在其功率因数下最大功率输出， 其电流调节在αβ坐标系内完成，需要构建PMSG在αβ坐标系上的数学模型；
[0019]根据坐标变换原理和PMSG在三相ABC坐标系上的数学模型，利用相关矩阵可以计 算出PMSG在αβ坐标系h.的数学樽型如下：
[0020] (1)
[0021] (2)
[0022]式中：
[0023] ?α,?β一一发电机定子电流在邱坐标系上的分量；
[0024] Ua, up--发电机定子电压在邱坐标系上的分量；
[0025] ω0 % , ΘΓ--转子角速度，转子磁链，转子位置角；
[0026] Rs一一发电机定子电阻；
[0027] ρ一一微分算子；
[0028]根据式(2)PMSG在αβ坐标系上的电压模型可知定子侧的反向电动势为：
[0029] Ees ta = -Ua+Rs I a+pLa I a (3)
[0030] Eestp-up+Rsip+pLpip (4)
[0031] 式中：
[0032] Ees w，Eestfi--反向电动势在αβ坐标系上的分量；
[0033] La, Lp 一一定子感抗在αβ坐标系上的分量；
[0034] Rs一一发电机定子电阻；
[0035] 将反向电动势代替为一个比例和积分传递函数，通过计算估计电流和采样电流之 间的偏差求得反向电动势。
[0036] 进一步地，得到控制整流装置的控制信号的过程具体包括：
[0037] 根据接收到的转矩命令和角速度c〇r计算得到两相旋转坐标系下d轴电流命令值， 并通过坐标变换将d，q轴电流命令值变为αβ坐标系下的电流命令值；
[0038]根据αβ坐标系下的电流命令值和实际测量得到的αβ坐标系下的电流值，通过运算 调节得到邱坐标系下的电压给定值，然后缩放至合理范围；
[0039]将缩放完成的αβ坐标系下的电压给定值，通过坐标变换，得到三相abc坐标系下的 电压给定，即为三相调制波，将三相调制波输入PWM处理模块，得到控制整流装置的控制信 号。
[0040] 本发明还提供了一种直驱永磁风电变流器整流装置控制装置，包括：
[0041] 三相定子电压电流处理模块，用于采集三相定子电压、三相定子电流并变换到αβ 坐标系，对变换后的三相定子交流电压进行检测，检测正常时触发反电动势运算模块；
[0042] 反电动势运算模块，用于根据变换后的三相定子电流、以及αβ坐标系下的定子电 压观测值或邱坐标系下的三相定子电压之一进行运算，得到邱坐标系下的反向电动势观测 值；
[0043] 跟踪调节模块，用于根据反向电动势观测值，通过跟踪调节得到转子位置角速度 ?!和位置角?!·;
[0044] 波形处理模块，用于根据ω^ΡΦη结合电流给定，计算出相关调制波形;利用PWM 技术得到控制整流装置IGBT的PffM波形，从而实现对永磁发电机无速度传感器控制。
[0045]进一步地，所述三相定子电压电流处理模块具体用于，通过ADC采集三相定子电 压、三相定子电流;对三相定子电压、三相定子电流进行坐标变换到邱坐标系；对三相定子 电压进行信号检测，检测结果正常，触发所述反电动势运算模块，否则重新通过ADC进行采 集处理。
[0046] 进一步地，所述反电动势运算模块具体用于，当检测正常时，判断整流装置控制信 号是否开启，如果是，根据变换后的三相定子电流以及预先得到的邱坐标系下的定子电压 观测值进行运算，得到邱坐标系下的反向电动势观测值;如果否，根据变换后的三相定子电 流、αβ坐标系下的三相定子电压进行运算，得到αβ坐标系下的反向电动势观测值。
[0047] 进一步地，所述反电动势运算模块根据如下公式进行运算：
[0048]发电机侧控制采用id = 0的控制方式，保证发电机在其功率因数下最大功率输出， 其电流调节在αβ坐标系内完成，需要构建PMSG在αβ坐标系上的数学模型；
[0049]根据坐标变换原理和PMSG在三相ABC坐标系上的数