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新式矩型扼制和零工扼制

双馈感应电机动态数学表达式既适用于拖动模式(

s>r,Te>TL>0,TL 为

制 动 转 矩 ) , 又 适 用 于 发 电 模 式 (

s

转 子 磁 链

 

     u-i

       模 型 为

 

     s=

   (

   us-

   

Rsis

 

 )

   dtr=

 

 (

   ur-Rrir

 

 )

   dt

   (

   4

  )直接转矩控制的双馈发电机(

 

 DFIG

 

 )当电机定

 

 

子(功率)侧直接与稳定电网相连时,由于

 

     us

       幅值和频率是不变的,导致

 

     s      基

   

本恒定的(忽略

 

     Rs

       的影响)。由式(

 

 3

  )可知,通过改变转子磁链在定子磁链

 

 

垂直方向上的投影(即

 

     rsin

 

 (

   s-r

   ),便可达到控制转矩之目的。改变投影即为

 

 

改变转子磁链幅值大小和定转子磁链间的夹角,这可通过选择不同的转子电压
矢量来完成。

 

 DTC

 

     原理框图如所示。图中,

 

 Te

   ,

   r      为转矩,转子磁链幅值的给定

 

 

值;

 

 Te

   ,

   r      为转矩,转子磁链幅值的观测值;

 

 DTe

 

 ,

   Dr

       为滞环比较器的输出值

 

 ;

   

   N

  )为转子磁链的所在区间,这三个量可用于转子端电压矢量的选择。其中电

 

 

压矢量的选择以及开关表的制订可参见文献

 

 <5>.

 

 

无功控制算法众所周知,鼠龙型感应电机运行时要吸收电网无功电流,而

双馈型感应电机可以吸收,也可以向电网提供无功电流。当双馈电机作

风力

发电

机运行时,要充分发挥其向电网提供无功的优势,以补偿因风力的波动性对电
网造成的影响,通过控制转子电压,定子向电网输送无功可以达到对电网电压
进行调整的目的

<8>.

根据电机理论,定子侧无功为

Qs=32uTsJis,J=0-110(5)Qs 的正负分

别表示自电网吸收和向电网发出无功。当

s 为常量时,s=sJs,s 为电网同步角

频率,且满足

s=sdt+012 则有 us=Rsis+sJs(6)由式(2)可得 is=1Ls-

LmLsLr ( 7)将式( 6),式( 7)代入式( 5 ),经运算整理后(注意
r=r),得 Qs=3s2Ls2-LmLrsrcos(s-r)(8)联立式(3)与式(6),可
求得转子磁链幅值

r=1s2L2rL2ms2-2Ls3sQs2+2TeLsLr3npLm212(9a)

由式(

6)可知,通过改变转子磁链在定子磁链方向上的投影(即 rcos(s-

r)),便可达到控制无功之目的。改变投影即为改变转子磁链幅值大小和定转
子磁链间的夹角,这可通过选择不同的转子电压矢量来完成。

实验结果对双馈电机拖动运行进行仿真分析(按照电动机惯例规定正方向 ,

对于发电运行只需将负载转矩变号即可),其实验结果如所示。转子电流转子磁
链轨迹和分别为转子电流和转子磁链轨迹,可以看出转子电流在经过短暂的电
机自身调整过程后比较平滑,转子磁链轨迹接近圆形,可使转矩脉动减小,谐
波分量降低。

为转子无功的仿真结果图。由

b 局部图可见,在 t=0.215s 时刻改变无功给

定值;在

t=0.28s 附近负载变化致使转矩变化,导致无功波动;然而最终无功

跟踪效果是比较好的。

a 定子无功 b 局部图定子无功仿真结果为转矩和转速响应曲线,可以看出转

速响应是无超调的,并且当转矩发生变化时,对转速影响非常小。

a 转矩 b 转速

电磁转矩和转速响应无功控制在实际运行中,转子电阻值将会随着电机温度的
增加而变大,本文做了一些转子电阻值变大时的仿真研究。通过仿真研究可以发
现,当转子电阻值变大时对速度控制环影响比较小,但是会造成向电网发出无
功的增加。仿真发现无功对转子磁链幅值比较敏感,一般当系统从电网吸收无功
时要求转子磁链幅值比较小,向电网发无功时要求转子磁链幅值比较大。