專利名稱：無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)及無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具體涉及具有混合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)以其自身的優(yōu)勢(shì)在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中得到了國(guó)內(nèi) 外學(xué)者的廣泛關(guān)注。但是，由于無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)的定子具有兩套極數(shù)不同的繞組，其內(nèi)部 磁場(chǎng)關(guān)系要比常規(guī)感應(yīng)發(fā)電機(jī)復(fù)雜很多，因此如何對(duì)其進(jìn)行有效控制已成為變速恒頻無(wú)刷 雙饋風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中亟待解決的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題，尤其是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制的核心問(wèn)題之 一——最大功率跟蹤問(wèn)題，以提高風(fēng)力發(fā)電效率。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的功率控制研究主要集中在采用功率繞組磁場(chǎng)定向矢量控制方法對(duì)發(fā)電機(jī)的有功功率和 無(wú)功功率進(jìn)行解耦，通過(guò)獨(dú)立控制有功功率和無(wú)功功率來(lái)實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。但是，矢量控 制需要進(jìn)行坐標(biāo)變換，計(jì)算量大，且易受發(fā)電機(jī)參數(shù)變化的影響，這大大降低了系統(tǒng)的魯棒 性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)具有混合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)，提供了 一種基于無(wú)速度傳感器 直接轉(zhuǎn)矩控制的勵(lì)磁系統(tǒng)，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，使無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)更適用于惡劣的風(fēng) 場(chǎng)環(huán)境，且具有良好的最大功率跟蹤響應(yīng)能力。本發(fā)明的技術(shù)方案為
無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于定子上嵌放兩套繞組，即功率繞組和 控制繞組，極對(duì)數(shù)分別為&和/7。；轉(zhuǎn)子為混合轉(zhuǎn)子，位于定子內(nèi)部；在混合轉(zhuǎn)子上有/7p + Pc 個(gè)凸極，在每個(gè)凸極上沿轉(zhuǎn)軸的軸向有多個(gè)縫隙，導(dǎo)線和隔磁材料嵌放在凸極的相鄰縫隙 內(nèi)，且凸極相鄰縫隙內(nèi)的導(dǎo)線端部短接，構(gòu)成同心式線圈。定子槽數(shù)為72槽。定子功率繞組和控制繞組的極數(shù)分別為12極和8極，且均為雙層短距繞組，即一 個(gè)槽內(nèi)嵌了四層繞組，功率繞組在頂部，控制繞組在底部。定子的氣隙為0. 5mm。凸極相鄰縫隙內(nèi)的隔磁材料層數(shù)為1、層。無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方法，其特征在于所述方法包括
(1)勵(lì)磁控制方式采用無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制方法，通過(guò)控制無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)矩和功率因數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)其有功功率；根據(jù)風(fēng)速變化，以風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性曲線上的最大吸收 功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的最佳轉(zhuǎn)速值作為直接轉(zhuǎn)矩控制的速度給定，進(jìn)而獲得轉(zhuǎn)矩給定；磁鏈給定 則采用最大功率因數(shù)原則，使功率因數(shù)盡可能趨于1，使流過(guò)功率繞組側(cè)的無(wú)功功率趨于 零；此時(shí)，控制繞組的磁鏈給定為
權(quán)利要求
1.無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于定子上嵌放兩套繞組，即功率繞組 和控制繞組，極對(duì)數(shù)分別為Pp和/Pc。；轉(zhuǎn)子為混合轉(zhuǎn)子，位于定子內(nèi)部；在混合轉(zhuǎn)子上有Pp+Pc個(gè)凸極，在每個(gè)凸極上沿轉(zhuǎn)軸的軸向有多個(gè)縫隙，導(dǎo)線和隔磁材料嵌放在凸極的相鄰縫 隙內(nèi)，且凸極相鄰縫隙內(nèi)的導(dǎo)線端部短接，構(gòu)成同心式線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)，其特征在于定子槽數(shù)為72槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)，其特征在于定子功率繞組和控制繞組的極 數(shù)分別為12極和8極，且均為雙層短距繞組，即一個(gè)槽內(nèi)嵌了四層繞組，功率繞組在頂部， 控制繞組在底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)，其特征在于定子的氣隙為0. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)，其特征在于凸極相鄰縫隙內(nèi)的隔磁材料層 數(shù)為1、層。
6.無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方法，其特征在于所述方法包括(1)勵(lì)磁控制方式采用無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制方法，通過(guò)控制無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)矩和功率因數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)其有功功率；根據(jù)風(fēng)速變化，以風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性曲線上的最大吸收 功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的最佳轉(zhuǎn)速值作為直接轉(zhuǎn)矩控制的速度給定，進(jìn)而獲得轉(zhuǎn)矩給定；磁鏈給定 則采用最大功率因數(shù)原則，使功率因數(shù)盡可能趨于1，使流過(guò)功率繞組側(cè)的無(wú)功功率趨于 零；此時(shí)，控制繞組的磁鏈給定為
全文摘要
無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)，定子上的功率繞組和控制繞組的極對(duì)數(shù)為pp和pc；混合轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)，有pp+pc個(gè)凸極，每個(gè)凸極上有多個(gè)縫隙，導(dǎo)線置于縫隙內(nèi)，相鄰縫隙內(nèi)導(dǎo)線端部短接構(gòu)成同心式線圈。無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制方法包括勵(lì)磁控制方式采用直接轉(zhuǎn)矩控制方法；速度觀測(cè)方法是利用ωr=ωe+ωsl測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明公開(kāi)的無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用傳統(tǒng)磁阻和籠型轉(zhuǎn)子相結(jié)合的混合轉(zhuǎn)子新型結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)磁阻轉(zhuǎn)子和籠型轉(zhuǎn)子具有更優(yōu)異的性能。勵(lì)磁控制方式采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略，并結(jié)合無(wú)速度傳感器控制技術(shù)，使無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)更適用于惡劣的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，且具有良好的最大功率跟蹤響應(yīng)能力。
文檔編號(hào)H02P21/13GK102005843SQ201010551610
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月21日
發(fā)明者張鳳閣, 李賀, 楊群, 王秀平, 金石 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)