一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法与流程

1.本发明属于无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制技术领域，具体涉及一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法。


背景技术：

2.无刷双馈电机是一种新型交流电机，由于取消了电刷和滑环，维护成本低，可靠性更高，应用前景非常广泛。
3.近年来，随着风电总装机容量的不断增加，电网电压跌落期间要求发电系统不间断运行，主动式crowbar则吸收瞬时能量的同时可实现发电系统向电网输出无功电流，但会带来成本方面的问题。
4.有学者在无刷双馈发电机和控制系统之间安装串联动态电阻器或crowbar以吸收瞬时大功率，减小了控制绕组电流的超调量，其缺点是导致系统成本的增加。
5.鉴于当前无刷双馈风力发电机的低电压穿越研究存在一些不足，本发明专利更加深入分析电网电压瞬时对称跌落时无刷双馈风力发电机的动态运行特性，并提出一种优化控制策略，即无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，以改善控制系统的瞬态运行特性。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供了一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，由于电网电压瞬时跌落时无刷双馈风力发电机功率绕组和控制绕组瞬态电流的超调量和振荡时间受发电机自身参数的影响，对于一台设计制造成型的无刷双馈发电机，本身电机参数无法改变。因而，本发明将状态反馈控制应用于无刷双馈风力发电机的电网故障工况。具体的，根据发电机的状态空间方程，引入状态反馈后，可改变系统的控制结构，改变发电机的系统矩阵，重新配置系统极点，使系统加速收敛，同时减小振幅。物理意义上讲，相当于改变发电机的等效参数，即增大其等效瞬态阻抗，抑制了功率绕组、控制绕组和转子绕组瞬态电流和电磁转矩的振荡超调，提升系统的抗扰动能力，增强其鲁棒性。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，包括以下步骤：
8.s1：绕线式无刷双馈风力发电机并网，无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行，即采用功率电流双闭环的pi控制策略运行；
9.s2：实时检测无刷双馈风力发电机并网点电压，并利用锁相环计算出电网电压的幅值；
10.s3：判断电网电压是否跌落：将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的额定值进行比较，如果电网电压幅值为电网电压幅值额定值的0.95～1.05倍时，则表明电网电压正常，无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行；
11.如果电网电压幅值小于电网电压幅值的额定值的0.95倍，表明电网电压出现了跌
落，四个pi控制器停止工作，则将发电机从正常控制策略切换到状态反馈控制策略；
12.如果电网电压出现了跌落，启用状态反馈控制策略，利用原系统中可以直接测量的状态变量作为附加输入信号(电流控制器的输出叠加状态反馈控制补偿量δu
cd
＇和δu
cq
＇)，改变系统的特征方程，根据构造的新的无刷双馈电机的动态数学模型，并重新配置极点，加速系统的收敛，并减小发电机绕组的电流的超调量，在功率绕组同步速dq旋转坐标系下，电流控制器的输出叠加状态反馈控制补偿量δu
cd
＇和δu
cq
＇，使其输出信号为期望的输出，支撑系统故障过程平稳过渡；
13.s4：实时检测并计算出电网电压的幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的额定值进行比较，如果电网电压幅值小于电网电压幅值的额定值的0.95倍，则表明电网故障仍未消失，则继续执行步骤s3；
14.如果电网电压幅值为电网电压幅值额定值的0.95～1.05倍时，则表明电网故障已经消失，电压恢复正常，则返回步骤s1、s2和s3，将绕线式无刷双馈发电机的低电压穿越控制策略切换到正常的控制策略。
15.在一个具体实施例中，步骤s3中的状态反馈控制策略具体为：
16.根据无刷双馈电机的动态数学模型的状态空间表达式，
[0017][0018]
取功率绕组、控制绕组和转子绕组电流i
p
、ic和ir为状态变量x，以功率绕组、控制绕组和转子绕组电压u
p
、uc和ur为输入变量u，以功率绕组、控制绕组和转子绕组电流i
p
、ic和ir为输出变量y，
[0019][0020]
其中，a为系统矩阵，b为输入矩阵，c为输出矩阵，a、b和c均为实常阵，其表达式为：
[0021][0022][0023][0024]
构造新的带状态反馈无刷双反馈发电机动力学方程，
[0025][0026]
增益矩阵g的形式为：
[0027][0028]
反馈矩阵g的参数为：
[0029][0030]
其中：
[0031][0032]
其中：δ为状态反馈系统矩阵的极点与比于原电机状态方程的极点比例系数，(δ》1)；其中，新输入v与原输入u的关系：
[0033][0034]
在功率绕组同步速dq旋转坐标系下，状态反馈叠加的补偿控制量为：
[0035][0036]
其中，i
pd
，i
pq
同步旋转坐标系下功率绕组电流的dq分量，i
cd
，i
cq
同步旋转坐标系下控制绕组电流的dq分量，四个分量测量后由坐标变换得到。
[0037]
优选的，所述δ＝2。
[0038]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将状态反馈控制应用于无刷双馈风力发电机的电网故障工况，根据发电机的状态空间方程，引入状态反馈后，可改变系统的控制结构，改变发电机的系统矩阵，重新配置系统极点，使系统加速收敛，同时减小振幅。物理意义上讲，相当于改变发电机的等效参数，即增大其等效瞬态阻抗，抑制了功率绕组、控制绕组和转子绕组瞬态电流和电磁转矩的振荡超调，提升系统的抗扰动能力，增强其鲁棒性，并减小发电机绕组的电流的超调量，进一步改善控制系统的动态性能，支撑系统故障过程平稳过渡。
附图说明
[0039]
图1无刷双馈电机动态数学模型的状态空间结构示意图；
[0040]
图2本发明控制系统的状态反馈结构示意图；
[0041]
图3为无刷双馈风力发电机的状态反馈控制流程图；
[0042]
图4无刷双馈电机原系统与引入状态反馈后新系统的极点分布图；
[0043]
图5为本发明无刷双馈风力发电机引入状态反馈的控制策略框图；
[0044]
图6是电网电压跌落到20％时常规双闭环pi控制策略与状态反馈控制的实验全过程的电网线电压的波形对比图；
[0045]
图7是电网电压跌落到20％时常规双闭环pi控制策略与状态反馈控制的实验全过程的功率绕组电流的波形对比图；
[0046]
图8是电网电压跌落到20％时常规双闭环pi控制策略与状态反馈控制的实验全过程的控制绕组电流的波形对比图；
[0047]
图9是电网电压跌落到20％时常规双闭环pi控制策略与状态反馈控制的实验全过程的功率绕组和控制绕组电流dq轴分量的波形对比图；
[0048]
图10是电网电压跌落到20％时常规双闭环pi控制策略与状态反馈控制的实验全过程的发电机转速的的波形对比图；
[0049]
图11为常规控制策略和状态反馈控制策略的故障阶段功率绕组单相电流局部放大对比图；
[0050]
图12为常规控制策略和状态反馈控制策略的故障阶段控制绕组单相电流局部放对比大图；
[0051]
图13为常规控制策略和状态反馈控制策略的故障阶段功率绕组和控制绕组电流的dq轴分量的局部放大对比图。
具体实施方式
[0052]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]
本发明公开了一种一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，包括以下步骤：
[0054]
s1：绕线式无刷双馈风力发电机并网，无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行，即采用功率电流双闭环的pi控制策略运行；
[0055]
s2：实时检测无刷双馈风力发电机并网点电压，并利用锁相环计算出电网电压的幅值；
[0056]
s3：判断电网电压是否跌落：将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的额定值进行比较，如果电网电压幅值为电网电压幅值额定值的0.95～1.05倍时，则表明电网电压正常(即，计算出的电网电压幅值大于等于电网电压幅值额定值的0.95倍，但小于等于电网电压幅值额定值的1.05倍，则表明电网电压正常)，无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行；
[0057]
如果电网电压幅值小于电网电压幅值的额定值的0.95倍，表明电网电压出现了跌落，四个pi控制器停止工作，则将发电机从正常控制策略切换到状态反馈控制策略；
[0058]
如果电网电压出现了跌落，启用状态反馈控制策略，利用原系统中可以直接测量的状态变量作为附加输入信号(电流控制器的输出叠加状态反馈控制补偿量δu
cd
＇和δu
cq
＇)，改变系统的特征方程，根据构造的新的无刷双馈电机的动态数学模型，并重新配置极点，加速系统的收敛，并减小发电机绕组的电流的超调量，在功率绕组同步速dq旋转坐标系下，电流控制器的输出叠加状态反馈控制补偿量δu
cd
＇和δu
cq
＇，使其输出信号为期望的输出，支撑系统故障过程平稳过渡；
[0059]
s4：实时检测并计算出电网电压的幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的额定值进行比较，如果电网电压幅值小于电网电压幅值的额定值的0.95倍，则表明电网故障仍未消失，则继续执行步骤s3；
[0060]
如果电网电压幅值为电网电压幅值额定值的0.95～1.05倍时，则表明电网故障已经消失，电压恢复正常，则返回步骤s1、s2和s3，将绕线式无刷双馈发电机的低电压穿越控制策略切换到正常的控制策略。
[0061]
在一个具体实施例中，步骤s3中的状态反馈控制策略具体为：
[0062]
取功率绕组、控制绕组和转子绕组电流i
p
、ic和ir为状态变量x，以功率绕组、控制绕组和转子绕组电压u
p
、uc和ur为输入变量u，以功率绕组、控制绕组和转子绕组电流i
p
、ic和ir为输出变量y，
[0063][0064]
其中，a为系统矩阵，b为输入矩阵，c为输出矩阵，a、b和c均为实常阵，其表达式为：
[0065][0066][0067][0068]
构造新的带状态反馈无刷双反馈发电机动力学方程，
[0069][0070]
增益矩阵g的形式为：
[0071][0072]
反馈矩阵g的参数为：
[0073][0074]
其中：
[0075][0076]
其中：δ为状态反馈系统矩阵的极点与比于原电机状态方程的极点比例系数，(δ》1)；其中，新输入v与原输入u的关系：
[0077][0078]
在功率绕组同步速dq旋转坐标系下，状态反馈叠加的补偿控制量为：
[0079][0080]
其中，i
pd
，i
pq
同步旋转坐标系下功率绕组电流的dq分量，i
cd
，i
cq
同步旋转坐标系下控制绕组电流的dq分量，四个分量测量后由坐标变换得到(根据实时采样的功率绕组电流i
p
、控制绕组电流ic之后通过坐标变换得到)。
[0081]
本发明状态反馈的基本原理是：将系统的状态变量乘以相应的反馈系数，然后传送到输入端，与原来的输入值相加形成新的控制律，作为受控系统的输入值。状态反馈是新系统阶数等于原系统阶数的一种补偿控制，其目的是对原系统进行重新构造。利用原系统中可以直接测量的状态变量作为附加输入信号，从而改变了系统的特征方程，并重新配置极点，进一步改善控制系统的性能，使其输出信号为期望的输出。利用状态反馈进行系统重构，重新配置系统的极点，加快控制系统的收敛，动态运行特性得到优化。
[0082]
本发明技术方案推导如下：
[0083]
无刷双馈电机的动态数学模型的状态空间表达式如式(1)所示：
[0084]
[0085]
参考图1，传统发电机动态数学模型的状态空间结构：
[0086]
该模型选取功率绕组、控制绕组和转子绕组电流i
p
、ic和ir为状态变量x，以功率绕组、控制绕组和转子绕组电压u
p
、uc和ur为输入变量u，以功率绕组、控制绕组和转子绕组电流i
p
、ic和ir为输出变量y，
[0087][0088]
其中，a为系统矩阵，b为输入矩阵，c为输出矩阵，a、b和c均为实常阵，其表达式为：
[0089][0090][0091][0092]
式(3)和(4)中，lm的表达式与系统矩阵a的特征根见式(6)，
[0093][0094]
而m
pr
表示功率绕组等效两相绕组间的互感；m
cr
表示控制绕组等效两相绕组间的互感。l
p
表示功率绕组的等效自感；lc表示控制绕组的等效自感；lr表示转子绕组的等效自感。ωr为发电机的机械角速度，ω
p
、ω
rp
和ωc分别为功率绕组、转子绕组和控制绕组的电气角频率。r
p
、rr和rc为功率绕组、转子绕组和控制绕组每相电阻值。
[0095]
式(1)中状态矢量x(t)复频域的解为：
[0096]
x(s)＝[si-a]-1
x(t0)+[si-a]-1
bu(s) (7)
[0097]
将上式(7)进行拉斯反变换，求得x(t)的时域解为：
[0098][0099]
式(8)中，t0表示电网电压发生故障的时刻，e
a(t-t0)
表示状态转移矩阵，等式右边第一项e
a(t-t0)
x(t0)为自由分量，由系统的初始状态x(t0)和状态转移矩阵e
a(t-t0)
决定，第二项
为强制分量，由输入变量u、输入矩阵b和状态转移矩阵e
a(t-t0)
决定。
[0100]
x(t0)即为故障发生时刻状态矢量x(t)的初值，可认为故障发生时刻，系统处于稳态运行，从另一个角度分析，x(0)是无刷双馈发电机系统从零初始状态启动后达到的稳态，设在t＝t0时刻，系统达到稳态，则有：
[0101][0102]
其中，由于系统从零初始状态启动，则x(0)＝0，系统矩阵a和控制矩阵b不变，此时输入u为，
[0103]
u＝[u
ps u
cs 0]
t (10)
[0104]
式(10)中u
ps
和u
cs
表示稳态运行工况下功率绕组和控制绕组的电压矢量，可解得x(t0)的表达式为：
[0105][0106]
式(11)即为故障发生时刻的初值即为发电机稳态时刻的值，z
ps1
、z
ps2
、z
cs1
、z
cs2
、z
rs1
和z
rs2
的表达式如下：
[0107][0108]
其中，
[0109]zm3
＝jω
p
ωcω
rp
(l
p
lcl
r-l
pmcr2-lcm
pr2
)
[0110]
+jω
p
l
p
rcr
r-jωclcr
prr
+jω
rp
lrr
p
rc+r
p
rcrr[0111]
+ω
p
ωcl
p
lcr
r-ω
p
ω
rp
(l
p
l
r-m
pr2
)rc+ωcω
rp
(lcl
r-m
cr2
)r
p
[0112]
对于式(8)第二项的表达式，系统矩阵a和控制矩阵b不变，但系统输入u有所变化，
[0113]
u＝[u
pf u
cf 0]
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0114]
式(12)中u
pf
表示突加的反向的电压源，且有u
pf
＝-ku
ps
，k为功率绕组电压跌落程度系数，由于只发生电网电压故障，控制绕组电压未发生变化，则控制绕组故障电压u
cf
＝0，因此，解得：
[0115][0116]
式(13)即为电网电压跌落产生的故障电流，z
pf0
、z
pf1
、z
pf2
、z
pf3
、z
cf0
、z
cf1
、z
cf2
、z
cf3
和z
rf0
、z
rf1
、z
rf1
、z
rf3
的表达式如下：
[0117][0118]
[0119][0120]
则电网电压瞬时对称跌落后状态矢量x(t)的解为：
[0121][0122]
由于发电机的系统矩阵可逆，因此，证明电机本体是稳定的。
[0123]
t
p
、tc和tr分别是功率绕组、控制绕组和转子绕组的衰减时间常数，其表达式如式下：
[0124][0125]
在给定输入信号，即功率绕组电压和控制绕组电压以及转速的情况下，发电机可稳定运行在允许转速范围内，其状态变量x(t)最终均会达到稳态。
[0126]
而状态空间方程求解，实际上将电机等效成一个输入输出控制系统，引入反馈，可优化控制结构。
[0127]
状态反馈的基本原理是：将系统的状态变量乘以相应的反馈系数，然后传送到输入端，与原来的输入值相加形成新的控制律，作为受控系统的输入值。状态反馈是新系统阶数等于原系统阶数的一种补偿控制，其目的是对原系统进行重新构造。利用原系统中可以直接测量的状态变量作为附加输入信号，从而改变了系统的特征方程，并重新配置极点，进一步改善控制系统的性能，使其输出信号为期望的输出。利用状态反馈进行系统重构，重新配置系统的极点，加快控制系统的收敛，动态运行特性得到优化。
[0128]
设有以下n阶线性定常系统∑0＝(a，b，c)：
[0129][0130]
其中，x、y和u分别为n维、r维和m维相量。a为n
×
n维系统矩阵，b为n
×
r维输入矩阵，c为m
×
n维输出矩阵，a、b和c均为实常阵。
[0131]
参考图2，本发明状态反馈控制系统是一个以v为输入，输出满足极点配置的n阶线性定常系统：
[0132]
图2中g为系统的状态反馈增益矩阵，它将使系统矩阵a发生改变，目的是重新配置系统极点，从而提高其动态性能，使状态变量x和输出y快速趋近于稳定。
[0133]
新输入v与原输入u的线性状态反馈律为：
[0134]
u＝gx+v (16)
[0135]
将(16)代入(15)，进一步得到状态反馈闭环控制系统的状态方程，
[0136][0137]
闭环控制系统的传递函数矩阵为：
[0138]
wk(s) ＝c[si-(a+bg)]b (18)
[0139]
与原开环控制系统∑0相比，新的闭环控制系统∑k＝[(a+bg)，b，c)]并不增加系统的维数，但可以通过g的选择改变系统的特征值。只需矩阵(a+bg)的特征值具有负实部，状态向量x总会按指数规律衰减，其衰减速率取决于极点配置，即矩阵g的选择和(a+bg)特征值的配置。若原系统其特征值σ具有负实部，则引入状态反馈后的新系统的收敛速度要快于原系统e-σt
的衰减速度。采用状态反馈可以对系统进行任意极点配置的条件是系统∑0完全能控。
[0140]
式(6)已证明系统可控，则可采用状态反馈使系统的特征根等于期望值。由于电机本身是稳定的，可以使状态反馈系统矩阵的极点正比于原电机状态方程的极点，比例系数为δ(δ》1)，这样可以保证系统能收敛到稳定值，且δ越大收敛速度越快。但过大则会导致系统对干扰信号过于敏感，从而影响系统的稳定性，本实施例中取δ＝2。
[0141]
构造新的带状态反馈无刷双馈发电机动力学方程式(17)所示，其中，g为状态反馈增益矩阵。多输入多输出系统的状态反馈增益矩阵并不唯一，构造增益矩阵g的一般形式为：
[0142][0143]
根据式(16)所示新输入v与原输入u的关系，考虑到功率绕组直接连接无穷大电网，即新输入v中的u
p
无法改变，而转子绕组且转子绕组内部自闭和连接，电压ur恒为0，且电流不可测量，则只能改变uc。则g的形式为：
[0144][0145]
故加入状态反馈后的系统矩阵为：
[0146][0147]
求解矩阵a和(a+bg)的行列式：
[0148][0149][0150]
由于引入状态反馈后系统极点是原系统极点的δ倍，由方程式根与系数的关系不难得出：
[0151][0152]
式(24)中，代入参数，解得反馈矩阵g的参数为：
[0153][0154]
其中：
[0155][0156]
状态变量ic通过电流传感器采样后变换获取，然后通过反馈矩阵g后加入到程序中控制绕组电压指令值。通过引入状态反馈前后的对比，说明状态反馈后系统矩阵极点往s
平面左移，则输出量相应的收敛速度优于原系统。
[0157]
表(1)无刷双馈风力发电系统低电压穿越平台的电机参数，代入下表(1)所示电机参数：
[0158][0159]
由于式(15)中原系统矩阵a系统为6阶矩阵，则特征根为(-0.7278
±
1.1548j)、(-0.7732
±
0.0258j)和(-0.7538
±
0.1548j)其极点分布图如图4(a)所示：
[0160]
若取δ＝2，新系统矩阵(a+bg)的特征根为：-3.5317、-1.2088、-2.1438、-1.0088、和(-0.8417
±
0.7003j)，则极点分布图如图4(b)所示。
[0161]
从图4不难看出，由于引入状态反馈矩阵，理论上讲，原系统矩阵的极点应向左平移。但功率绕组直接与无穷大电网连接，故无法引入反馈量到功率绕组侧和转子绕组侧，从而新控制系统的极点往左移动的同时会有所偏移。由于往左大幅移动，从而无刷双馈发电机的物理量阶跃响应的收敛速度会明显增大。
[0162]
根据式(16)所述新输入与原输入的关系，
[0163][0164]
在功率绕组同步速dq旋转坐标系下，状态反馈叠加的补偿控制量为：
[0165][0166]
进一步得到状态反馈的控制策略，参考图5，状态反馈控制仅在电网电压瞬时跌落期间使能，电压跌落时，四个pi控制器停止工作，保持输出不变，然后电流控制器的输出叠加状态反馈控制补偿量δu
cd
＇和δu
cq
＇。而未发生跌落前以及电网故障后的工作状态，均为常规双pi控制策略。u
cd
*和u
cq
*表示控制绕组电压指令值。
[0167]
图7-10是电网电压跌落到20％时常规双闭环pi控制策略与状态反馈控制的实验全过程的波形对比，包括电网线电压、功率绕组和控制绕组单相电流及其dq轴分量、发电机转速的波形。图11-13为常规控制策略和状态反馈控制策略的故障阶段局部放大图对比，包括功率绕组和控制绕组电流及其dq轴分量。
[0168]
对比图7-10以及图11-13不难发现，采用状态反馈法且反馈系数δ取值适当的控制策略下，发电机的物理量(功率绕组和控制绕组的dq轴分量和转速)的振幅和收敛时间优于原常规控制方法，且控逆变器的电流(控制绕组电流)的峰值同样被控制在2倍额定值范围内，保证了电力电子器件的正常运行，从而验证了本发明状态反馈法的可行性。
[0169]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：绕线式无刷双馈风力发电机并网，无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行；s2：实时检测无刷双馈风力发电机并网点电压，并计算出电网电压的幅值；s3：判断电网电压是否跌落：将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的额定值进行比较，如果电网电压幅值为电网电压幅值额定值的0.95～1.05倍时，则表明电网电压正常，无刷双馈风力发电机按照正常的控制策略运行；如果电网电压幅值小于电网电压幅值的额定值的0.95倍，表明电网电压出现了跌落，四个pi控制器停止工作，则将发电机从正常控制策略切换到状态反馈控制策略；利用原系统中可以直接测量的状态变量作为附加输入信号，改变系统的特征方程，并重新配置极点，在功率绕组同步速dq旋转坐标系下，电流控制器的输出叠加状态反馈控制补偿量δu
cd
＇和δu
cq
＇，使其输出信号为期望的输出；s4：实时检测并计算出电网电压的幅值，将计算出的电网电压的幅值与电网电压幅值的额定值进行比较，如果电网电压幅值小于电网电压幅值的额定值的0.95倍，则表明电网故障仍未消失，则继续执行步骤s3；如果电网电压幅值为电网电压幅值额定值的0.95～1.05倍时，则表明电网故障已经消失，电压恢复正常，则返回步骤s1、s2和s3。2.根据权利要求1所述的一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，其特征在于，所述步骤s3中的状态反馈控制策略具体为：步骤1，根据无刷双馈电机的动态数学模型的状态空间表达式，取功率绕组、控制绕组和转子绕组电流i
p
、i
c
和i
r
为状态变量x，以功率绕组、控制绕组和转子绕组电压u
p
、u
c
和u
r
为输入变量u，以功率绕组、控制绕组和转子绕组电流i
p
、i
c
和i
r
为输出变量y，其中，a为系统矩阵，b为输入矩阵，c为输出矩阵，a、b和c均为实常阵，其表达式为：其中，a为系统矩阵，b为输入矩阵，c为输出矩阵，a、b和c均为实常阵，其表达式为：
步骤2，构造新的带状态反馈无刷双反馈发电机动力学方程，其中，g为系统的状态反馈增益矩阵，增益矩阵g的形式为：反馈矩阵g的参数为：其中：其中：δ为状态反馈系统矩阵的极点与比于原电机状态方程的极点比例系数，(δ>1)；步骤3，根据新输入v与原输入u的关系，计算出状态反馈叠加的补偿控制量：得，在功率绕组同步速dq旋转坐标系下，状态反馈叠加的补偿控制量为：其中，i
pd
，i
pq
同步旋转坐标系下功率绕组电流的dq分量，i
cd
，i
cq
同步旋转坐标系下控制绕组电流的dq分量，四个分量测量后由坐标变换得到。3.根据权利要求2所述的一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，其特征在于，所述δ＝2。4.根据权利要求1所述的一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，其特征在于，步骤s1中正常的控制策略为功率电流双闭环的pi控制策略。
5.根据权利要求1所述的一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，其特征在于，步骤s2为，实时检测无刷双馈风力发电机并网点电压，并利用锁相环计算出电网电压的幅值。

技术总结
本发明属于无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制技术领域，具体涉及一种无刷双馈风力发电机低电压穿越的状态反馈控制方法，利用原系统中可以直接测量的状态变量作为附加输入信号，从而改变了系统的特征方程，并重新配置极点，进一步改善控制系统的性能，使其输出信号为期望的输出。将系统的状态变量乘以相应的反馈系数，然后传送到输入端，与原来的输入值相加形成新的控制律，作为受控系统的输入值。本发明状态反馈是新系统阶数等于原系统阶数的一种补偿控制，其目的是对原系统进行重新构造，利用状态反馈进行系统重构，重新配置系统的极点，实现加快控制系统的收敛，减小系统的超调，动态运行特性得到优化的目的。动态运行特性得到优化的目的。动态运行特性得到优化的目的。


技术研发人员：冉应华 杨华
受保护的技术使用者：广东上水能源科技有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/23