一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置及方法与流程

技术特征：
1.一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置，其特征在于，包括：msc控制系统和功率绕组谐波电流控制系统；msc控制系统连接在无刷双馈电机的控制绕组侧，用于稳定无刷双馈电机直流发电系统的直流母线电压；且采用控制绕组谐波电流参考值补偿的方式控制功率绕组的谐波电流；功率绕组谐波电流控制系统连接在无刷双馈电机的功率绕组侧，用于提供控制绕组谐波电流参考值；其中，所述无刷双馈电机直流发电系统的功率绕组与三相不控整流桥相连；控制绕组谐波电流参考值包括控制绕组-5次谐波电流参考值和控制绕组7次谐波电流参考值。2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置，其特征在于，所述功率绕组谐波电流控制系统包括：pw电流分离模块、pw电压分离模块、pw谐波电流参考值计算模块、cw谐波电流参考值计算模块；所述pw电压分离模块用于对功率绕组静止abc坐标系三相电压u
pa
、u
pb
、u
pc
顺次进行坐标变换、加法运算、广义积分、正序运算或负序运算和坐标变换，获取功率绕组侧的正序基频旋转坐标系、-5次旋转dq坐标和7次旋转dq坐标下的实际电压分量和所述pw电流提取模块用于对功率绕组静止abc坐标系三相电流i
pa
、i
pb
、i
pc
顺次进行坐标变换、加法运算、广义积分、正序运算或负序运算和坐标变换，获取功率绕组侧的正序基频旋转坐标系、-5次旋转dq坐标和7次旋转dq坐标下的实际电流分量和所述pw谐波电流参考值计算模块连接pw电流分离模块和pw电压分离模块，用于根据和计算补偿转矩六次和十二次谐波的pw谐波电流参考值所述cw谐波电流参考值计算模块的输入端连接pw谐波电流参考值计算模块，用于将均顺次进行pi运算后进行坐标变换，获取正序基频旋转坐标系下的控制绕组-5、7次谐波电流参考值3.根据权利要求2所述的无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置，其特征在于，所述正序基频旋转坐标系下的pw的-5、7次谐波电流参考值为：
其中，和分别为功率绕组-5次旋转坐标系下的d轴-5次谐波参考电流分量和功率绕组-5次旋转坐标系下的q轴-5次谐波参考电流分量；和分别为功率绕组7次旋转坐标系下的d轴7次谐波参考电流分量和功率绕组7次旋转坐标系下的q轴7次谐波参考电流分量；和分别为功率绕组正序基频旋转坐标系下的d轴和q轴实际基波电压分量；和分别为功率绕组-5次旋转坐标系下的d轴和q轴实际-5次谐波电压分量；和分别为功率绕组7次旋转坐标系下的d轴和q轴实际7次谐波电压分量；和分别为功率绕组正序基频旋转坐标系下的d轴和q轴实际基波电流分量；和分别为功率绕组-5次旋转坐标系下的d轴和q轴实际-5次谐波电流分量；和分别为功率绕组7次旋转坐标系下的d轴和q轴实际7次谐波电流分量。4.根据权利要求3所述的无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置，其特征在于，所述cw谐波电流参考值计算模块，包括第十三加法器、第十四加法器、第十五加法器、第十六加法器、第三pi控制器、第四pi控制器、第五pi控制器、第六pi控制器、第十二坐标变换器和第十三坐标变换器；所述第十三加法器的输出端与所述第三pi控制器的输入端连接；所述第十四加法器的输出端与所述第四pi控制器的输入端连接；所述第三pi控制器和第四pi控制器的输出端与所述第十二坐标变换器的输入端连接；所述第十五加法器的输出端与所述第五pi控制器的输入端连接；所述第十六加法器的输出端与所述第六pi控制器的输入端连接；所述第五pi控制器和第六pi控制器的输出端与所述第十三坐标变换器的输入端连接；所述第十三加法器、第十四加法器、第十五加法器和第十六加法器分别用于进行和运算；所述第三pi控制器、第四pi控制器、第五pi控制器和第六pi控制器分别用于对和进行比例积分运算；所述第十二坐标变换模块用于获取正序基频旋转坐标下的cw的-5次谐波电流参考值
的d轴分量和正序基频旋转坐标下的cw的-5次谐波电流参考值的q轴分量所述第十三坐标变换模块用于获取正序基频旋转坐标下的cw的7次谐波电流参考值的d轴分量和正序基频旋转坐标下的cw的7次谐波电流参考值的q轴分量5.根据权利要求2至4任一所述的无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置，其特征在于，所述msc控制系统包括直流母线电压控制模块、cw总电流计算模块、cw电流控制模块、第一坐标变换模块、第一svpwm发生器、第二坐标变换模块和cw变换角计算模块；所述直流母线电压控制模块的输出端连接cw总电流计算模块，用于根据直流母线电压参考值和直流母线电压反馈值u
dc
，获取cw的d轴基波电流参考值所述cw总电流计算模块的输出端与cw电流控制模块的输入端连接，用于将直流母线电压控制模块生成的cw的d轴基波电流参考值与cw谐波电流参考值计算模块生成的cw的-5次和7次谐波电流参考值相加生成cw总电流参考值；所述cw电流控制模块的输出端连接第一坐标变换模块；用于将cw总电流计算模块得到的控制绕组总电流参考值与第二坐标变换模块得到的控制绕组电流实际值进行和运算，将得到的差值进行比例积分谐振运算，得到cw dq坐标系电压参考值和所述第一坐标变换模块的输出端与第一svpwm发生器相连；用于将cw dq坐标系电压参考值和变换为两相静止坐标系下cw的α轴分量参考值和β轴分量参考值所述第二坐标变换模块的输出端连接cw电流控制模块，用于将abc坐标系下cw的a相电流i
ca
、b相电流i
cb
和c相电流i
cc
变换为dq坐标系下cw电流的d轴分量i
cd
和q轴分量i
cq
；所述cw变换角计算模块用于根据测得的转子绕组角频率和给定的pw角频率以获取变换参考角度；所述第一svpwm发生器用于基于两相静止坐标系下cw的α轴分量参考值和β轴分量参考值产生msc需要的pwm信号，进而稳定无刷双馈电机直流发电系统的直流母线电压。6.一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：在稳定的直流母线电压的条件下，采用控制绕组谐波电流参考值补偿方式控制功率绕组的谐波电流；其中，所述无刷双馈电机直流发电系统的功率绕组与三相不控整流桥相连；控制绕组谐波电流参考值包括cw的-5次谐波电流参考值和cw的7次谐波电流参考值。7.根据权利要求6所述的无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制方法，其特征在于，获取cw谐波电流参考值的方法，包括以下步骤：对功率绕组静止abc坐标系三相电压u
pa
、u
pb
、u
pc
顺次进行坐标变换、加法运算、广义积分、正序运算或负序运算和坐标变换，获取功率绕组侧的正序基频旋转坐标系、-5次旋转dq
坐标和7次旋转dq坐标下的实际电压分量和对功率绕组静止abc坐标系三相电流i
pa
、i
pb
、i
pc
顺次进行坐标变换、加法运算、广义积分、正序运算或负序运算和坐标变换，获取功率绕组侧的正序基频旋转坐标系、-5次旋转dq坐标和7次旋转dq坐标下的实际电流分量和根据和计算补偿转矩六次和十二次谐波的pw谐波电流参考值将均顺次进行pi运算后进行坐标变换，获取正序基频旋转坐标系下的cw的-5、7次谐波电流参考值5、7次谐波电流参考值8.根据权利要求7所述的无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制方法，其特征在于，所述正序基频旋转坐标系下的pw的-5、7次谐波电流参考值为：其中，和分别为功率绕组-5次旋转坐标系下的d轴-5次谐波参考电流分量和功率绕组-5次旋转坐标系下的q轴-5次谐波参考电流分量；和分别为功率绕组7次旋转坐标系下的d轴7次谐波参考电流分量和功率绕组7次旋转坐标系下的q轴7次谐波参考电流分量；和分别为功率绕组正序基频旋转坐标系下的d轴和q轴实际基波电压分量；和分别为功率绕组-5次旋转坐标系下的d轴和q轴实际-5次谐波电压分量；和分别为功率绕组7次旋转坐标系下的d轴和q轴实际7次谐波电压分量；和分别为功率绕组正序基频旋转坐标系下的d轴和q轴实际基波电流分量；和分别为功率绕组-5次旋转坐标系下的d轴和q轴实际-5次谐波电流分量；和分别为功率绕组7次旋转坐标系下的d轴和q轴实际7次谐波电流分量。9.根据权利要求6至8任一所述的无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制方法，其特征在于，稳定的直流母线电压的获取方法，包括以下步骤：
根据直流母线电压参考值和直流母线电压反馈值u
dc
，获取cw的d轴基波电流参考值将cw的d轴基波电流参考值与控制绕组-5次和7次谐波电流参考值相加生成控制绕组总电流参考值；将abc坐标系下控制绕组的a相电流i
ca
、b相电流i
cb
和c相电流i
cc
变换为dq坐标系下控制绕组电流实际值i
cd
和i
cq
；将控制绕组总电流参考值与控制绕组电流实际值进行和运算，将得到的差值进行比例积分谐振运算，得到控制绕组dq坐标系电压参考值和将cw在dq坐标系下电压参考值和变换为两相静止坐标系下cw的α轴分量参考值和β轴分量参考值基于两相静止坐标系下cw的α轴分量参考值和β轴分量参考值产生msc需要的pwm信号，进而稳定无刷双馈电机直流发电系统的直流母线电压。

技术总结
本发明提供了一种无刷双馈电机直流发电系统转矩脉动抑制装置及方法，属于无刷双馈电机控制技术领域，装置包括MSC控制系统和功率绕组谐波电流控制系统；MSC控制系统用于稳定无刷双馈电机直流发电系统的直流母线电压；且采用控制绕组谐波电流参考值补偿的方式控制功率绕组的谐波电流；功率绕组谐波电流控制系统连接在无刷双馈电机的功率绕组侧，用于提供控制绕组谐波电流参考值；所述无刷双馈电机直流发电系统的功率绕组与三相不控整流桥相连；控制绕组谐波电流参考值包括控制绕组-5次谐波电流参考值和控制绕组7次谐波电流参考值。本发明使得无刷双馈电机的转矩脉动减小，从而提高设备寿命。提高设备寿命。提高设备寿命。


技术研发人员：刘毅 张茂鑫 徐伟
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/3/7