第
29
卷第
10
期
2012
年
10
月
拉制理论与应用
Control
Theory
&
Applications
Vo
l.
29
No.
10
Oc
t.
2012
文章编号:
1000-8152(2012)10-1331-08
1
不平衡电网电压下双馈感应发电机无源控制
刘
军，蒋说东
(西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安
710048)
摘要.本文以抑制电网电压不平衡所带来的定、转子不平衡电流为目标提出了一种基于无源化方法的双馈感应
发电机不平衡控制策略.首先在分析了正转同步旋转坐标系下的双馈感应发电机正序模型及负序模型无源性的基
础上，设计了正、负序模型的无源性状态反馈控制器;然后给出了一种期望状态值计算方法，根据不平衡控制目标得
到定、转子电流负序分量的指令值结合定子电压的正序分量和电磁转矩的期望值计算出定、转子电流正序分量的
给定值;最后得到电网电压不平衡条件下双馈感应发电机的无源控制器.仿真结果表明:所提出的控制方案有效地
抑制了电网电压不平衡故障时定子及转子的不平衡电流，降低了输出电磁转矩的波动，提高了双馈感应发电机系统
在电网电压不平衡条件下实现不间断运行的能力.
关键词:双馈感应发电机;无源性控制;不平衡电网电压;状态反馈
中图分类号:
TP273
文献标识码
:A
Passivity-based control of double-fed induction generator under
unbalanced grid voltage fault
LIU
Jun
,
JIANG
Shuo-dong
(Faculty
of
Autornation
and
Infonnation
Engineering
, Xi'an
University
ofTechnology, Xi'an
Shaanxi
710048
,
China)
Abstract:
To
inhibit the imbalance current in the stator and the rotor caused by the unbalanced grid voltage, we propose
a passivity control strategy for the double-fed induction generator system (DFIG). On the basis
of
the passivity
of
the
positive and negative sequence models in the positive synchronously rotating frame
, a passivity state feedback controller is
fìrst designed. Next
, a method for calculating expectation values is developed,
by
which we calculate the comrnand values
for
出
e
negative
sequ
巳
ncecompon
巳
nts
ofth
巳
stator
current and the rotor
curr
巳
nt
based on the unbalanced control
0
时
ectives
The comrnand values
of
the positive sequence components
of
the stator
curr
巳
nt
and the rotor current are calculated on
the basis
of
positive sequence components
of
th
巳
stator
voltage and
th
巳
expectation
values
of
the electromagnetic torque.
Thus
, a passive controller for DFIG under unbalance grid voltage condition is
design
巳
d.
Simulation results show that the
proposed scheme effectively inhibits the
imbalanc
巳
currents
in the stator and the rotor, reduces the output torque fluctuation,
and enhances the non-interrupt operation ability
of
DFIG under unbalanced grid voltages.
Key words: double-fed induction generator; passivity-based control; unbalanced grid
voltag
巳;
state feedback
引言
(Introduction)
变速恒频双馈感应发电机
(double-fed
induction
generator
system
,
DFIG)
以其调速范围宽、有功功率
和无功功率可独立调节以及所需励磁变频器容量较
小等优点，在风力发电系统中得到了广泛应用
[1]
由
于
DFIG
的定子绕组直接与电网相连，使得机组对电
网电压的变化非常敏感.若电网电压出现不平衡故
障，很小的不平衡电压会造成
DFIG
定、转子电流严
重不平衡，使
DFIG
定、转子绕组产生不平衡发热、转
矩发生脉动，导致输向电网的功率发生振荡
[2-5]
而
传统的
DFIG
励磁控制策略是在三相电网电压平衡
的条件下得到的，无法对
DFIG
定、转子负序电流进
行有效控制，因此也无法抑制定、转子绕组中的不
平衡电流.如何抑制不平衡电网电压故障所产生的
不平衡电流己成为国内外学者研究的热点
[3
一
7]
文
献
[3]
直接在正转同步速旋转坐标系中的
d-q
轴
PI
电
流控制器上分别加入两个补偿器以消除转矩、定子
无功功率脉动，然而其改善控制性能的能力取决于
补偿器.文献[4-
5]
提出了正、负序双
d-q
、
PI
电流控
制技术，该方法是对反馈电流采用了陷波器来提取
正、负序电流分量，分解过程中必然会引入延时和
误差，影响了控制系统的动态性能.同时该方法采用
双
PI
电流控制环，控制系统比较繁琐.文献
[6
一
7]
分析
了两相静止
α
，
β
坐标系下的
DFIG
正负序模型，通过
引入比例谐振
(P-R)
电流控制器，对反馈电流无需
提取正、负序电流分量，即能获得了良好静态跟踪
收稿日期
2011-12-12;
收修改稿日期:
2012-03-27
基金项目教育部博士点基金资助项目
(20106118110009).
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