3.2　反向电流跟踪控制策略

基于对各种典型控制策略的总结，结合转子电流相量方向的分析，本文提出了一种基于定子电压定向的反向电流跟踪控制策略。本节阐述该控制策略的基本原理，并给出了关键参数的详细选取过程，从理论上分析了该控制策略能够消除转矩脉动的原理。针对故障恢复过程的不确定性，说明了恢复时刻对暂态过程的重大影响。

3.2.1　基本原理

在检测到电网电压跌落时，以定子电流乘以一个跟踪系数k作为转子电流的指令值，在保留原有相量控制转子电流闭环结构的基础上，其控制框图见图3-3。

传统的灭磁控制需要复杂的磁链观测和分离，相比之下，该策略从正常控制到故障控制只需要改变转子电流闭环的指令值，其结构简单、易于实现。转子电流指令为

从转子电流指令可知，其控制效果的关键在于参数k的取值。根据转子电流方向的分析，k一定是一个正值，而且目的是与定子电流相互抵消，因此肯定小于1。可以确定其大小在0～1范围内变化，实际参数的选取需要通过深入的暂态分析来确定。

3.2.2　关键参数选取原则

参数k的选取需要根据不同k值对故障后的暂态特性的影响。将转子电流指令式（3-2）代入式（2-1）、式（2-2）中，得到转子电压的表达式为

那么，S域下的转子端口等效阻抗为

这种方法结合了正向电流跟踪和磁链跟踪的优点，是一种改进型电流跟踪控制策略。根据表2-1总结的转子端口等效阻抗可知，感性部分略小于漏感值，故可得k的取值约为

式（3-4）中的负阻性部分和转子电阻Rr抵消，从定子侧看，转子侧相当于一个纯感性负载，原本的二阶系统变成了一个一阶系统。根据一阶系统的响应公式得到定子磁链的暂态表达式为根据磁链不能突变的边界条件，得到参数的表达式为

式中：ψs1、ψsu分别表示定子磁链暂态分量初始值和稳态分量。

根据对称空间矢量的概念，故障发生时刻定子电压矢量由正、负序分量组成，对称跌落是负序分量为零的特殊工况。

定子磁链的稳态分量为

以上的公式推导都是基于转子实际电流能够完全跟上指令值的基本假设。然而由于转子电流指令值的突变，在实际中，转子电流会有一段时间跟不上指令。为了简化分析，假设转子电流能够立即跟上指令值，即定、转子电流能够突变，得到定子电流的表达式为

其中定子电流的稳态分量为

将式（3-10）代入式（3-3）中，计算得到转子电压的表达式为

式中：isu+、isu-分别表示定子电流稳态正、负序分量。

结合不同系统的参数和电压、电流的极限值，即可根据式（3-13）得到k值的取值范围为

在实际系统中，转子电流闭环指令的突变会导致一段时间内变流器满调制输出，此时，参数取值的限制条件并不能非常精确地反映其取值的范围，但可作为一个粗略的参考范围。

消除转矩脉动是LVRT的重要目标之一，电磁转矩在同步旋转坐标系下，恒功率变换得到的表达式为

把式（3-14）转换到同步旋转坐标系下，得到

将式（3-15）代入式（3-14）中可得

只要定、转子电流之间存在一个常系数关系，电磁转矩都为零，转矩脉动必然也为零。所以从电磁转矩的角度来说，控制策略的转子电流闭环指令如果符合式（3-15），即可避免对电机的机械应力冲击。而且轴上的机械能没有流经变流器，不会对母线电压产生冲击。