DFIG控制6-b：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：
- 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：
- 采样电压、电流
- 执行控制算法
- 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，参考书中的计算结果为：
K
(
ω
e
,
T
s
)
e
j
(
1.5
T
s
ω
e
)
K(\omega_e, T_{s})e^{j(1.5T_s\omega_e)}
K(ωe,Ts)ej(1.5Tsωe)
其中，
K
(
ω
e
,
T
s
)
=
2
ω
e
T
s
sin
(
ω
e
T
s
2
)
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)
K(ωe,Ts )=ωeTs 2sin(2ωeTs )
书中也提到了系数
K
(
ω
e
,
T
samp
)
≈
1
K\left(\omega_e, T_{\text {samp }}\right) \approx 1
K(ωe,Tsamp )≈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
1.5
T
s
ω
e
1.5T_s\omega_e
1.5Tsωe。
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：