摘要：风力发电系统，风机主控下发转矩，变流器跟踪主控下发转矩，实现主控转矩的闭环控制；但是，在电机转速较高、电机端电压较高时，机侧弱磁控制时，出现弱磁区间变流器无法跟踪主控下发的转矩的问题；导致风机转速波动甚至超速。
关键词：风机变流器；转矩闭环；弱磁；全功率；
1引言
风力发电机的转矩控制是变流器进行控制的，一种控制方法如下：变流器根据主控下发的转矩，计算或查表得出一个转矩电流值，变流器跟踪该电流。实现转矩控制。当电机的工况或运行参数发生变化，变流器仍然按照该计算电流或查表电流跟踪是，会出现转矩无法正常跟踪的情况。比如在风机转速较高时，变流器需要工作在弱磁工作区，保证变流器机侧工作电压在安全区域。但是，变流器快速弱磁会造成变流器机侧功率的快速波动，导致机侧转矩跟踪波动较大，对风机系统的稳定工作造成影响，严重时会导致风机系统超速。在电机功率变化较大时，闭环跟踪需要很长时间才能跟踪上。出现转矩跟踪偏差大的问题，造成风机转速波动等问题。
本文通过对全功率电机转矩闭环控制的基本原理的分析，提出了一种全功率变流器转矩闭环控制方法，最后结合2MW全功率变流器转矩闭环控制的实验数据，验证了该转矩闭环控制方法的快速性和可行性。
2全功率变流器转矩闭环控制原理
定义电磁转矩Te、转矩查表电流iq0、转矩校准电流iqc、转矩跟踪电流iq 、电机极对数P、电机磁链λ、D轴电感Ld、Q轴电感Lq
（1）
对于隐极式电机，当Ld=Lq 时，电磁转矩的表达式进一步写成
（2）
转矩跟踪电流iq如公式（3）所示
（3）
（4）
转矩闭环控制方法流程图如下：
图1一种风机变流器转矩闭环控制方法
本文提出的转矩闭环控制方法：跟踪转矩与主控给定转矩偏差时，将转矩偏差量的三分之一叠加在跟踪转矩上，转矩偏差的数值越大，补偿的转矩数值就越大；从而能够快速跟踪到主控给定的转矩值。另外，本文还对补偿的转矩进行了限幅，补偿转矩值控制在主控给定转矩的30%以内，防止变流器下发转矩过大的问题。
3全功率转矩闭环实验分析
在工程应用时，不同风力发电机的参数一致性是存在偏差的。另外，发电机长期运行后，发电机参数也会发生变化、电机的冷态和热态参数也存在偏差。导致根据电机给定参数计算的转矩跟踪会有偏差。图2是使用本文提出的转矩闭环控制方法跟踪情况。
图2 现场测试的转矩跟踪图
4、总结
本文提出的风力发电机转矩闭控制方法，在变流器处在弱磁阶段也能够保证变流器按照主控下发转矩进行跟踪。在转矩偏差时修正的动态性能上有很大提高，能够实现在变流器各种工作状态下的快速转矩闭环控制；提高了变流器转矩闭环跟踪性能。
参考文献：
[1] 汤蕴璆，史乃.电机学[M].北京：机械工程出版社，2005.1
[2] 胡寿松.自动控制原理[M].科学出版社.第四版
论文作者:孟祥志
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/10
标签：转矩论文; 变流器论文; 闭环论文; 偏差论文; 电机论文; 风机论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第36期论文;