DFIG控制6-c：数字控制延时的分析和补偿

DFIG控制6-c：数字控制延时的分析和补偿
本文基于教程的第6部分。
DFIM Tutorial 6 - Dynamic Analysis of Current Loops in a Wind Turbine based on DFIG

教程提到了这本书：

1. S.-K. Sul, Control of Electric Machine Drive Systems. John Wiley & Sons, 2011.

数字控制延时的补偿

数字控制造成的延时

图片来自：
S.-K. Sul, Control of Electric Machine Drive Systems. John Wiley & Sons, 2011.

如果采样频率等于控制频率，那么每个控制周期中：

1. 采样电压、电流
2. 执行控制算法
3. 更新PWM比较值
   那么这个PWM值会在下一个控制周期生效，在控制周期 [t,t+Ts]计算得到的PWM比较值，在[t+Ts,t+2Ts]才正式生效，也就是数字控制造成了一个周期的延时。而在[t+Ts,t+2Ts]时，由于电机转过了一定的角度，此时所需的电压就和[t,t+Ts]时刻有差异，导致控制效果不佳。
   

简单的补偿方法：把给PWM的的电压信号的相位增加一些，来抵消控制的延时，如下图。

也就是在控制周期 [t,t+Ts]提供[t+Ts,t+2Ts]所需的电压信号。所以，所需的电压信号是[t+Ts,t+2Ts]期间所需电压的均值，对[t,t+Ts]的电压信号乘以一个系数进行修正。对于这个系数，参考书中的计算结果为：$K({\omega }_e,T_s)e^{j(1.5T_s{\omega }_e)}$
其中，
$$K\left({\omega }_e,T_{\text{s }}\right)=\frac{2}{{\omega }_e{T}_{\text{s }}}\sin \left(\frac{{\omega }_e{T}_{\text{s }}}{2}\right)$$
书中也提到了 $K\left({\omega }_e,T_{\text{samp }}\right)\approx 1$，对控制的影响不大，关键是补偿角度，也就是需要把角度增大 $1.5T_s{\omega }_e$。

仿真模型修改

在控制器和pwm模块之间，添加了单位延时unit delay，模拟数字控制的延时。

转子侧

转子侧的控制，在park反变换的角度中，直接加上1.5周期转子转动的角度1.5*wr*1/fsw。

网侧

网侧的电压信号相位也增加1.5*ws*1/fsw。这里需要使用几次坐标变换来实现，具体见DFIG控制6-a： simulink的PLL模块和坐标变换相关问题。

补偿前后对比

补偿角度后，波形有一定改善，但是因为开关频率比较高，改善不是太明显。从网侧的idg和iqg可以看出波形的过冲被减小。
补偿前：

补偿后：