矢量控制技术在电力系统电压调节中的应用

矢量控制系统动态电压解耦与调节器整定　

两相同步旋转坐标系下的定子电压矢量方程为：　

＝　＋　。　札　一ｄｉｓ＋ｊ∞　＋ｊｔｏ，ＬＪ￣ｔｉｔ　Ｏｔ　（１）　＿　

两相同步旋转坐标系沿转子磁场定向后．　

＝　Ｉ　Ｉ，　为磁链电流，代入式（２）有：　

将式（３）代入式（１）消去　，则有：　

ｄｉａｌ二　￣￣　拿￣ｅ　～　４，　嘶　等　一　

Ｕｄｓｃｅ：Ｏ）。ｃｒＬ￣ｉｇ　ｅ，　ｇ日ｃｅ＝　，Ｍ　＝∞　兰　Ｉ　ｆ（５）　￡　式中：　，￡　，￡　，￡　为ｏｒ，Ｌ…Ｌ，Ｌ　的估计值；“　，　为ｄ，ｑ　

该前馈电压补偿解耦方法对电机参数很敏　感．电机参数估计误差会造成相应的补偿误差　（ｏ－Ｌ　一　￡　）∞　。ｓｅ，（￣ｒＬｓ一　￡　）（￡Ｊ　。有文献构建了一　

个动态电压解耦控制器．其耦合项为：　

：　，　ｑｓｅｅ：　（７）　

动态电压解耦控制器如图２所示，将　＝　“捌ｅ一　代入式（４）中第１个式子，得：　

（ｏ－Ｌ￣ｓ＋Ｒ　）ｉ—ｅ＝∞　ｓｅ＋　一一￣Ｏ…ｅｃｌｒＬｓ／Ｚｑｓｄｅ一（８）　

ｉ　ｅ＊　ｌ　

．ｌ岛ｓ　！　ｌｄＳ　“幽ｃｅ：’　

ｓｃ。　Ｌ　＋　曜　互　ｌ医　．　／＼Ｌ生广＿　

二工　Ｒ３＋ｏＬｓ　Ｉ－－　

ｍｆ　ｉ一壁皇曼　……………一一　图２动态解耦控制器　由图２可得：　

）　将式（９）代入式（８），假定参数估计值与真实　值一致，得：　

（ｏ－＆ｓ　［１＋器】　一　ｌＯ）　

—ｏ－Ｌ　￣ｓ＋Ｒ．，　—ｃｒＬ　ｊ＋Ｒ￣　（１１）　‘出一——’　一　１１　

实验结果显示出该动态解耦方法对电机参数　估计误差有很好的鲁棒性。　

３电流内环调节器整定　

由于励磁电流环与转矩电流环结构一致．以　励磁电流环为例进行分析。为便于设计，将反馈通　

道单位化，让　通过滤波时间常数为　的低通　滤波，则系统变为图３所示，　＝　，　＝￡　。。可　

见，电流内环控制系统为单变量线性系统，可采用　调节器的常规工程设计方法来进行参数整定。　

为电流调节器比例增益；ｒ。为电流调节器积分时ｌ司常数。　图３励磁电流闭环系统框图　

２０１１年０３月　

第１７卷第２期　内蒙古民族大学学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆｏｒ　Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ　Ｍａｒ．２０ｌ１　

Ｖｏｌ－１７　Ｎｏ．２　

矢量控制在双馈异步　

风力发电系统中的应用　

徐占华　

（通辽风力发电有限公司，内蒙古通辽０２８０００）　

［摘要］介绍了矢量坐标变换技术，分析了矢量控制实现转矩和磁链解耦控制的基本原理，给出了矢量控制用　

于双馈异步风力发电系统时的控制算法和系统结构。　

［关键词］矢量控制；风力发电；双馈异步电机　

［中图分类号）ＴＫ８９　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００８—５１４９（２０１１）０２—００３２—０２　

１　引言　

由于矢量控制能够实现异步电机转矩和磁链的解耦，可以使异步电机获得和直流电机相媲美的调速性能，因此在异步　

电机变频调速系统中获得广泛应用，尤其在对调速性能要求较高的场合，矢量控制更是不可替代　１，２３。　

当今，能源和环境已经成为人类所面临的两大问题，包括太阳能发电、风力发电、地热发电等在内的新能源发电将逐步　

取代传统能源进行发电将是今后电力工业的发展趋势。　。风力发电则是目前新能源发电中技术较为成熟、成本相对较低、商　

业化发展前景比较看好的发电方式“　。风力发电技术包括恒速恒频发电和变速恒频发电两种方式，其中变速恒频风力发电　

系统一般采用永磁同步电机或者双馈电机作为发电机，转速调节范围宽，效率高，是目前风力发电技术的发展方向　］。由于　

双馈异步风力发电系统中功率变换器和转子相连，功率较小，效率较高，在大、中容量的风力发电系统中获得广泛应用。将　

矢量控制用于双馈异步风力发电系统中，可以实现发电机输出的有功功率和无功功率的独立调节，因此，在实现最大风能捕　

获的同时，还可以调节电网功率因数。　

本文介绍矢量控制在双馈异步风力发电系统中的应用。　

２双馈异步风力发电机矢量控制系统　

双馈异步风力发电机具有定、转子两套绕组，在结构上类似于普通的绕线式异步电机。在工作时，双馈电机的定子绕组　

矢量控制的原理及优势分析

矢量控制是一种基于矢量量化技术的控制方法，它通过将控制信号表示为一个多维向量，将系统状态表示为另一个多维向量，通过比较两个向量之间的差异来实现对系统的精确控制。本文将介绍矢量控制的原理以及其相对于其他控制方法的优势。

一、矢量控制的原理

矢量控制的原理可以简单概括为三个步骤：量化、编码和解码。

1. 量化：矢量控制将连续信号量化为离散信号，将连续的控制变量转化为离散的矢量。量化的目的是为了将连续的信号转化为计算机可以处理的形式，同时也是为了降低控制系统的复杂度。

2. 编码：经过量化处理的离散信号需要进行编码，将其表示为一个向量。编码的方式有很多种，常见的有Pulse Code Modulation (PCM)

和Delta Modulation (DM)。编码的目的是为了将信号转化为可以存储和传输的形式。

3. 解码：解码是将编码后的信号转化为控制信号的过程。解码需要将编码后的向量反向转换为原始的控制变量。解码的准确性和精度直接影响到系统的控制效果。

二、矢量控制的优势

相比于传统的控制方法，矢量控制具有以下的优势: 1. 精确度高：矢量控制通过将控制信号和系统状态表示为向量，可以实现对系统的高精度控制。通过对向量的比较，可以实时调整控制信号以满足系统的需求。

2. 灵活性强：矢量控制的灵活性主要体现在控制信号的可调性上。不同于传统的控制方法需要通过改变参数的方式来调整控制信号，矢量控制通过改变向量的维度和取值范围来实现对控制信号的灵活调整。

3. 抗干扰能力强：由于矢量控制将控制信号和系统状态表达为向量，其相对于噪声和干扰的容忍度较高。通过将主要信号分量与干扰信号分离，可以降低干扰对系统的影响。

4. 系统响应速度快：矢量控制通过对向量的快速比较和调整，可以实现系统的快速响应。与传统的控制方法相比，矢量控制可以更快地调整控制信号以适应系统状态的变化。

5. 数据处理能力强：矢量控制依赖于计算机对向量的处理和运算，充分利用了计算机的高速计算和数据处理能力。这使得矢量控制可以处理大量复杂的数据，并实现对系统的全面控制。

矢量控制在电气工程中的地位与作用

在电气工程中，矢量控制是一项重要的技术，它在电力系统、电机控制以及实时模拟等领域中扮演着重要的角色。通过精确地控制电流、电压和功率的方向和大小，矢量控制使得电气设备能够高效、稳定地运行。本文将介绍矢量控制在电气工程中的地位与作用。

一、矢量控制的定义和基本原理

矢量控制，顾名思义，就是通过矢量的概念对电流、电压和功率进行精确控制的技术。它基于矢量图像处理和控制算法，在电气设备的控制系统中起到至关重要的作用。矢量控制的基本原理是通过向量分析和矩阵运算，将三相电流、电压等电气量用复数来表示，然后对这些复数进行运算，实现对电气设备的控制。

二、矢量控制在电力系统中的地位与作用

1. 矢量控制在电力系统中能够实现电流和功率的精确控制。通过对电流和功率进行矢量分析和控制，可以有效控制电力系统的输送与分配，提高电力系统的稳定性和可靠性。

2. 矢量控制在电力系统的调度和运行中起到重要作用。通过对电力系统中各个节点的矢量进行监测和控制，可以实现对电力系统的优化调度，保证电力系统的平稳运行。

3. 矢量控制在电力系统中的故障诊断和故障处理中发挥重要作用。通过对电流和功率进行矢量分析，可以实时监测电力系统中的故障，并对故障进行精确诊断和处理，提高电力系统的可靠性和安全性。 三、矢量控制在电机控制中的地位与作用

1. 矢量控制能够实现电机的高效控制。通过对电机的电流、电压和转矩进行矢量分析和控制，可以实现对电机运行状态的精确控制，提高电机的效率和响应速度。

2. 矢量控制在电机的起动和制动过程中发挥重要作用。通过对电机的矢量进行实时监测和控制，可以有效控制电机的起动和制动过程，提高电机的运行稳定性和安全性。

3. 矢量控制在电机系统的故障诊断和故障保护中起到关键作用。通过对电机矢量的监测和控制，可以实时诊断电机系统中的故障，并对故障进行精确处理和保护，提高电机系统的可靠性和安全性。