專利名稱：一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在風(fēng)力發(fā)電中，由于風(fēng)速變幻莫測(cè)，故對(duì)其的利用存在一定的困難。因此，研究如何改善風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、如何提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率與如何最充分地利用風(fēng)能資源有著十分重要的意義。風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組包括作為原動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī)和將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電機(jī)。 其中，作為原動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī)，其效率在很大程度上決定了整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率，而風(fēng)力機(jī)的效率又在很大程度上取決于其負(fù)荷是否處于最佳狀態(tài)。不管一個(gè)風(fēng)力機(jī)是如何精細(xì)地設(shè)計(jì)和施工建造，若它處于過(guò)載或久載的狀態(tài)下，都會(huì)損失其效率。從風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)曲線可以看出，存在一個(gè)最佳周速比λ，對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳的效率。所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最佳控制是維持最佳周速比λ。另外，由于要考慮電網(wǎng)對(duì)有功功率和無(wú)功功率的要求，所以風(fēng)力機(jī)最佳工況時(shí)的轉(zhuǎn)速應(yīng)由其氣動(dòng)曲線及電網(wǎng)的功率指令綜合得出。也就是說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速及負(fù)荷的變化應(yīng)及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整，依靠轉(zhuǎn)子動(dòng)能的變化，吸收或釋放功率，減少對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)。通過(guò)變換器控制器對(duì)逆變電路中功率器件的控制?？梢愿淖冸p饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的幅值、頻率及相位角，達(dá)到調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速、有功功率和無(wú)功功率的目的，既提高了機(jī)組的效率，又對(duì)電網(wǎng)起到穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的作用。而雙饋發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)可分為三個(gè)單元轉(zhuǎn)速調(diào)整單元、有功功率調(diào)整單元、 電壓調(diào)整單元(無(wú)功功率調(diào)整)。它們分別接受風(fēng)速和轉(zhuǎn)速、有功功率、無(wú)功功率指令，并產(chǎn)生一個(gè)綜合信號(hào)，送給勵(lì)磁控制裝置，改變勵(lì)磁電流的幅值、頻率與相位角，以滿足系統(tǒng)的要求。由于雙饋電機(jī)既可調(diào)節(jié)有功功率，又可調(diào)節(jié)無(wú)功功率，有風(fēng)時(shí)，機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電；無(wú)風(fēng)時(shí)，也可作抑制電網(wǎng)頻率和電壓波動(dòng)的補(bǔ)償裝置。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄和對(duì)出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)組安全運(yùn)行的重要保證。機(jī)組主控制系統(tǒng)的電力參數(shù)監(jiān)測(cè)包括電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的電壓、電流、功率、功率因數(shù)；風(fēng)力參數(shù)的監(jiān)測(cè)包括風(fēng)速和風(fēng)向；機(jī)組狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)包括轉(zhuǎn)速、溫度、震動(dòng)、扭矩、油位和機(jī)械剎車狀況。綜上所述，在風(fēng)力發(fā)電中，既需要解決機(jī)組內(nèi)部各部件與機(jī)組控制系統(tǒng)間的可靠通訊聯(lián)絡(luò)方式和通訊協(xié)議、模塊結(jié)構(gòu)功能規(guī)劃、控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題和復(fù)雜實(shí)時(shí)控制算法的實(shí)現(xiàn)、風(fēng)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控(全嵌入式控制)技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)等問(wèn)題； 又需要解決如何對(duì)機(jī)組各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與如何進(jìn)行故障診斷并采取合理的處理方法與程序等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)高度智能化，既可解決機(jī)組內(nèi)部各部件與機(jī)組控制系統(tǒng)間的可靠通訊聯(lián)絡(luò)方式和通訊協(xié)議、模塊結(jié)構(gòu)功能規(guī)劃、控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題和復(fù)雜實(shí)時(shí)控制算法的實(shí)現(xiàn)、風(fēng)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控(全嵌入式控制)技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)等問(wèn)題；又可解決如何對(duì)機(jī)組各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與如何進(jìn)行故障診斷并采取合理的處理方法與程序等問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為包括數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)， 所述數(shù)字信號(hào)處理器包括依次連接的輸入模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊與輸出模塊；所述上位機(jī)包括管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊、與管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊雙向通信的監(jiān)控界面；管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊分別控制輸入模塊與輸出模塊；且管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊雙向通信。優(yōu)選地，所述數(shù)字信號(hào)處理器包括第一數(shù)字信號(hào)處理器與第二數(shù)字信號(hào)處理器； 其中，所述電網(wǎng)側(cè)變換器通過(guò)第一數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)雙向通信；所述轉(zhuǎn)子側(cè)變換器通過(guò)第二數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)雙向通信。優(yōu)選地，所述上位機(jī)為PC 機(jī)和/或觸摸屏，兩者不同時(shí)與數(shù)字信號(hào)處理器連接。優(yōu)選地，所述數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)MODBUS通訊協(xié)議RS-485與上位機(jī)連接。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果本發(fā)明雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)高度智能化，且功能強(qiáng)大，其既可解決機(jī)組內(nèi)部各部件與機(jī)組控制系統(tǒng)間的可靠通訊聯(lián)絡(luò)方式和通訊協(xié)議、模塊結(jié)構(gòu)功能規(guī)劃、控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題和復(fù)雜實(shí)時(shí)控制算法的實(shí)現(xiàn)、 風(fēng)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控(全嵌入式控制)技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)等問(wèn)題；又可解決如何對(duì)機(jī)組各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與如何進(jìn)行故障診斷并采取合理的處理方法與程序等問(wèn)題。該系統(tǒng)解決問(wèn)題的綜合性強(qiáng)，效率高，值得推薦。


圖1是本發(fā)明雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的實(shí)物結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖1與2所示，一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括電網(wǎng)、雙饋發(fā)電機(jī)與控制系統(tǒng)1，電網(wǎng)的一路與雙饋發(fā)電機(jī)的定子直接連接；電網(wǎng)的另一路依次通過(guò)電網(wǎng)側(cè)變換器 2、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器3與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接。該電網(wǎng)側(cè)變換器2、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器3分別與控制系統(tǒng)1雙向通信。該控制系統(tǒng)1包括數(shù)字信號(hào)處理器1與上位機(jī)2。數(shù)字信號(hào)處理器 1包括依次連接的輸入模塊11、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊12與輸出模塊13。上位機(jī)2包括管理/監(jiān)控/ 調(diào)度程序21、與管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊21雙向通信的監(jiān)控模塊22。管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊21分別控制輸入模塊11與輸出模塊13 ；且管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊21與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊12 雙向通信。所述數(shù)字信號(hào)處理器1包括第一數(shù)字信號(hào)處理器14與第二數(shù)字信號(hào)處理器15。 其中，所述電網(wǎng)側(cè)變換器通過(guò)第一數(shù)字信號(hào)處理器14與上位機(jī)12雙向通信。轉(zhuǎn)子側(cè)變換器通過(guò)第二數(shù)字信號(hào)處理器15與上位機(jī)12雙向通信。

該上位機(jī)12為PC機(jī)121與觸摸屏122，但他們不同時(shí)接入系統(tǒng)，而是分別陸續(xù)接入系統(tǒng)。且該DSPll通過(guò)MOD BUS通訊協(xié)議(RS-485)與上位機(jī)12連接。第一 DSP18的功能有(1)通過(guò)調(diào)節(jié)有功功率以控制直流電容電壓穩(wěn)定在設(shè)定值；(2)控制網(wǎng)側(cè)變換器的輸出無(wú)功電流跟蹤設(shè)定值。第二 DSP19的功能有(1)控制雙饋發(fā)電機(jī)定子側(cè)輸出的有功功率跟蹤設(shè)定值； (2)控制雙饋發(fā)電機(jī)定子側(cè)輸出的無(wú)功功率跟蹤設(shè)定值。觸摸屏122的軟件具備如下功能
(1)提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作界面通過(guò)MODBUS通訊協(xié)議向第一 DSP18和第二 DSP19下達(dá)指令。對(duì)第一 DSP18的下達(dá)操作任務(wù)主要有下達(dá)啟動(dòng)、停止、復(fù)位指令；設(shè)定直流電容電壓、網(wǎng)側(cè)變換器無(wú)功電流；設(shè)定網(wǎng)側(cè)變換器電壓環(huán)、電流環(huán)的PI控制器參數(shù)。對(duì)第二 DSP19的下達(dá)操作任務(wù)主要有下達(dá)啟動(dòng)、停止、復(fù)位、合閘、分閘指令；設(shè)定雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率、無(wú)功功率；設(shè)定轉(zhuǎn)子側(cè)變換器功率環(huán)、電壓環(huán)、電流環(huán)的PI控制器參數(shù)。(2)查詢并顯示實(shí)驗(yàn)平臺(tái)工作狀態(tài)，PC機(jī)121的軟件具備如下功能通過(guò)MODBUS 通訊協(xié)議查詢第一 DSP18和第二 DSP19工作狀態(tài)和功率、電壓、電流、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)。查詢第一 DSP18的信息包括運(yùn)行狀態(tài)、故障信息、網(wǎng)側(cè)變換器無(wú)功電流給定值、 網(wǎng)側(cè)變換器電流有效值、直流電容電壓給定值和實(shí)際值。查詢從機(jī)第二 DSP19的信息包括運(yùn)行狀態(tài)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、定子電壓矢量幅值、電網(wǎng)電壓矢量幅值、直流電容電壓、定子電流有效值、轉(zhuǎn)子電流有效值、有功功率給定值、無(wú)功功率給定值。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化與修飾，都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護(hù)的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)字信號(hào)處理器(1)與上位機(jī) (2)，所述數(shù)字信號(hào)處理器(1)包括依次連接的輸入模塊(11)、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(12)與輸出模塊 (13)；所述上位機(jī)(2)包括管理/監(jiān)控/調(diào)度程序(21)、與管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊(21)雙向通信的監(jiān)控模塊(22)；管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊(21)分別控制輸入模塊(11)與輸出模塊 (13)；且管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊(21)與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(12)雙向通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理器(1)包括第一數(shù)字信號(hào)處理器(14)與第二數(shù)字信號(hào)處理器(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于所述上位機(jī) (12)為PC機(jī)(121)和/或觸摸屏(122)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理器(1))通過(guò)MODBUS通訊協(xié)議RS-485與上位機(jī)(2 )連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了包括數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)，所述數(shù)字信號(hào)處理器包括依次連接的輸入模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊與輸出模塊；所述上位機(jī)包括管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊、與管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊雙向通信的監(jiān)控界面；管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊分別控制輸入模塊與輸出模塊；且管理/監(jiān)控/調(diào)度模塊與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊雙向通信。該系統(tǒng)高度智能化，既可解決機(jī)組內(nèi)部各部件與機(jī)組控制系統(tǒng)間的可靠通訊聯(lián)絡(luò)方式和通訊協(xié)議、模塊結(jié)構(gòu)功能規(guī)劃、控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題和復(fù)雜實(shí)時(shí)控制算法的實(shí)現(xiàn)、風(fēng)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控(全嵌入式控制)技術(shù)、風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)等問(wèn)題；又可解決如何對(duì)機(jī)組各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與如何進(jìn)行故障診斷并采取合理的處理方法與程序等問(wèn)題。
文檔編號(hào)F03D7/00GK102330637SQ20111028614
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月24日
發(fā)明者張志剛, 秦理, 程良倫, 管梁 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)