(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211280703.5 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 中国计量大 学 地址 310018 浙江省杭州市钱塘区学源街 258号 (72)发明人 马瑞梓　郭旭　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 施利江 (51)Int.Cl. H02P 9/00(2006.01) H02P 21/00(2016.01) H02P 21/14(2016.01) H02P 21/18(2016.01) H02P 21/22(2016.01)H02J 3/38(2006.01) H02P 101/15(2015.01) H02P 103/20(2015.01) (54)发明名称 一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合 控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种永磁同步海上风力发电 系统机侧混合控制方法， 主要包括永磁同步风力 发电机、 永磁同步风力发电机矢量控制系统、 控 制器组和SVPWM模块； 所述控制器组包 括切换器、 滑模控制器、 自抗扰控制器。 控制方法是S1:构建 由转速环和电流环双闭环控制的所述永磁同步 风力发电机矢量控制系统； S2:构建所述永磁同 步风力发电机的数学模型； 定义所述永磁同步风 力发电机的状态 变量， 构建系统状态方程； S3:设 计一个切换器； S4： 构建所述控制器组： S5:将所 述控制器组应用于所述永磁同步风力发电机矢 量控制系统的转速环， 通过PI控制器控制所述永 磁同步风力发电机矢量控制系统的电流环。 可以 有效降低海上恶劣的工作环境对永磁同步风力 发电机较强的干 扰作用。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115514266 A 2022.12.23 CN 115514266 A 1.一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法， 其特征在于， 包括： 永磁同步海 上风力发电系统， 所述永磁同步海上风力发电系统包括永磁同步风力发电机、 永磁同步风 力发电机矢量控制系统、 控制器组和SVPWM模块； 所述控制器组包括切换器、 滑模控制器、 自 抗扰控制器； 控制所述永磁同步海上风力发电系统的步骤： S1:构建由转速环和电流环双闭环控制的所述永磁同步 风力发电机 矢量控制系统； S2:构建所述永磁同步 风力发电机的数 学模型； 定义所述永磁同步 风力发电机的状态变量， 构建系统状态方程； S3:设计一个切换器； S4： 构建所述控制器组： S41构建所述滑模 控制器； S42构建所述自抗扰控制器； S43所述切换器控制所述滑模 控制器和所述自抗扰控制器的开关； S5:将所述控制器组应用于所述永磁同步风力发电机矢量控制系 统的转速环， 通过PI 控制器控制所述永磁同步风力发电机矢量控制系统的电流环， 进而对永磁同步风力发电机 矢量控制系统进行控制。 2.根据权利要求1所述的一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法， 其特征 在于： 所述步骤S2包括： 永磁同步 风力发电机的数 学模型为： 式中， iq为q轴电流； uq为q轴电压； Ls为定子电感； R为定子电阻； ωm为电机的机械角速 度； J为转动惯量； pn为极对数； ψf为转子永磁 磁链； TL为负载转矩。 定义所述永磁同步风力发电机矢量控制系统的状态变量： x1＝ωref‑ωm、 式中ωref为给定转速， ωm为实际转速 。 令 则系统状态方程 为： 3.根据权利要求1所述的一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法， 其特征 在于， 测试所述滑模控制器和所述自抗扰控制器在不同干扰信号下对所述永磁同步风力发 电机的控制效果， 找出能够区分控制效果的参 考值R； 所述切换器的切换 方程设计为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115514266 A 2其中y为所述切换器的输出， y1为所述自抗扰控制器的输出， y2为 所述滑模 控制器的输出， D为干扰项。 当所述永磁 同步风力发电机控制系 统状态已知时， D>R或者D<－R时， 所述切换器切换 到所述自抗扰控制器输出； 当所述永磁同步风力发电机控制系统状态已知时， －R≤D≤R时， 所述切换器切换到所 述滑模控制器输出； 当所述永磁同步风力发电机控制系统状态未知时， 可以令R＝0， 所述切换器切换到所 述自抗扰控制器输出； 系统的状态变量定义为参考转速与发电机实际转速的误差， 所述系统状态未知指的是 无法测量出发电机实际转速， 所述系统状态已知指的是 可以测量出发电机的实际转速 。 4.根据权利要求3所述的一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法， 其特征 在于： 所述控制器组判断完毕后再对所述永磁同步风力发电机的d、 q轴电压进行解耦， 通过 SVPWM调制控制整流器， 进 而对所述永磁同步 风力发电机进行控制。 5.根据权利要求4所述的一种永磁同步海上风力发电系统机侧混合控制方法， 其特征 在于， 所述SVPWM模块调制控制整流器包括如下步骤： 7.1、 判断合成矢量所处扇区； 7.2、 根据扇区分配矢量的作用时间； 7.3、 计算电压空间矢量切换点； 7.4、 PWM输出： 计算出每个采样周期内各矢量切换点后， 将它们与频率频率为10kHz， 幅 值为5×10‑5的三角载波 进行比较， 输出PWM波对整流器进行控制。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115514266 A 3