專利名稱：雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置零位偏差的辨識(shí)方法的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制裝置，特別是一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置零位偏差的辨識(shí)方法的控制裝置。
背景技術(shù)：
雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)采用以虛擬電網(wǎng)磁鏈定向的矢量變換控制可以得到較好的控制效果，通過(guò)矢量控制技術(shù)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的獨(dú)立控制；通過(guò)變速恒頻發(fā)電方式可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)的柔性連接。因此，精確檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的位置及轉(zhuǎn)速是雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行矢量控制、實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電的關(guān)鍵。采用絕對(duì)式編碼器，可以精確地檢測(cè)出轉(zhuǎn)子絕對(duì)位置，但是轉(zhuǎn)速檢測(cè)較為復(fù)雜。實(shí)際風(fēng)力發(fā)電都采用增量式光電編碼器，當(dāng)檢測(cè)到雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始零位時(shí)，校正轉(zhuǎn)子位置。增量式光電編碼器有二路輸出信號(hào)，即兩路相互正交的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)(A，B)和一路定位信號(hào)(Z)，當(dāng)電機(jī)軸上的光電編碼器產(chǎn)生正交編碼脈沖時(shí)，可以通過(guò)兩路脈沖的先后次序確定發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，根據(jù)脈沖的個(gè)數(shù)和頻率，分別確定發(fā)電機(jī)的位置角和角速度。眾所周知，雙饋發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組均分為A，B，C三相，發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，每相定轉(zhuǎn)子繞組的軸線之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，定義定、轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)相軸線重合為轉(zhuǎn)子的初始零位，轉(zhuǎn)子到達(dá)初始零位時(shí)編碼器正好發(fā)出零位脈沖信號(hào)。傳統(tǒng)做法是將電機(jī)的定子側(cè)通入三相交流電，轉(zhuǎn)子側(cè)開(kāi)路，觀測(cè)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓與定子對(duì)應(yīng)相電壓波形的相位關(guān)系，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，直至轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓波形與定子對(duì)應(yīng)相電壓波形相位完全重合，此時(shí)即為轉(zhuǎn)子的初始零位。重新調(diào)整、安裝光電編碼器，這樣，每當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到初始零位，光電編碼器定位信號(hào)輸出端Z就輸出一個(gè)零位脈沖信號(hào)。但是上述傳統(tǒng)做法應(yīng)用于兆瓦級(jí)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且實(shí)用性也大打折扣。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種方法簡(jiǎn)單、性能可靠、控制效果好的雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置零位偏差的辨識(shí)方法的控制裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的控制裝置包括三相電抗器、變流柜、濾波器、控制器、雙饋發(fā)電機(jī)、增量編碼器和并網(wǎng)柜，雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組通過(guò)并網(wǎng)柜連接到三相電網(wǎng)上；變流柜通過(guò)濾波器與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組連接，同時(shí)變流柜通過(guò)三相電抗器連接到三相電網(wǎng)上；在三相電網(wǎng)和三相電抗器之間有電壓和電流檢測(cè)裝置，在變流器與雙饋發(fā)電機(jī)之間有電壓和電流檢測(cè)裝置，在雙饋發(fā)電機(jī)與三相電網(wǎng)之間有電壓和電流檢測(cè)裝置， 所有的電壓和電流檢測(cè)裝置的輸出端均分別與控制器連接，增量編碼器安裝在雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上。[0010]有益效果，由于采用了上述方案，雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置零位偏差的控制方法及控制裝置，采用轉(zhuǎn)子側(cè)變頻矢量控制方法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流的解耦控制；控制裝置通過(guò)角度閉環(huán)控制補(bǔ)償糾正，根據(jù)電網(wǎng)電壓的角度分量與定子電壓的角度分量進(jìn)行辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)矢量控制定向角度的閉環(huán)控制，真正實(shí)現(xiàn)有功與無(wú)功的完全解耦。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)兆瓦級(jí)雙饋發(fā)電機(jī)的控制，用最少的勵(lì)磁電流就能使定子電壓滿足并網(wǎng)運(yùn)行，減少了變流器和發(fā)電機(jī)的損耗，實(shí)現(xiàn)軟并網(wǎng)。本實(shí)用新型能使系統(tǒng)接入點(diǎn)電網(wǎng)電壓、電流畸變率低，且提高了系統(tǒng)功率因數(shù)，使功率因數(shù)接近1，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實(shí)用性。達(dá)到了本實(shí)用新型的目的。優(yōu)點(diǎn)該方法能夠?qū)崿F(xiàn)兆瓦級(jí)雙饋發(fā)電機(jī)的控制，用最少的勵(lì)磁電流就能使定子電壓滿足并網(wǎng)運(yùn)行，減少了變流器和發(fā)電機(jī)的損耗，實(shí)現(xiàn)軟并網(wǎng)。在整個(gè)控制過(guò)程中裝置在電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓、電流畸變率小，電機(jī)定子側(cè)單位功率因數(shù)運(yùn)行，減小了對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功沖擊，變流器開(kāi)關(guān)頻率低，減小了系統(tǒng)發(fā)熱，提高了變流器效率。

圖1為本實(shí)用新型雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置零位偏差的控制裝置結(jié)構(gòu)圖。圖中1、三相電網(wǎng)；2、三相電抗器；3、變流柜；4、濾波器；5、控制器；6、雙饋發(fā)電機(jī)；7、增量編碼器；8、并網(wǎng)柜；9、主控系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 控制裝置包括三相電抗器2、變流柜3、濾波器4、控制器5、雙饋發(fā)電機(jī) 6、增量編碼器7和并網(wǎng)柜8，雙饋發(fā)電機(jī)6的定子繞組通過(guò)并網(wǎng)柜8連接到三相電網(wǎng)1上； 變流柜3通過(guò)濾波器4與雙饋發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子繞組連接，同時(shí)變流柜3通過(guò)三相電抗器2 連接到三相電網(wǎng)1上；在三相電網(wǎng)1和三相電抗器2之間有電壓和電流檢測(cè)裝置，在變流器與雙饋發(fā)電機(jī)6之間有電壓和電流檢測(cè)裝置，雙饋發(fā)電機(jī)6與三相電網(wǎng)1之間有電壓和電流檢測(cè)裝置，所有的電壓和電流檢測(cè)裝置的輸出端均分別與控制器5連接，增量編碼器7安裝在雙饋發(fā)電機(jī)6的轉(zhuǎn)子軸上。所述的變流器由三相電抗器2、變流柜3、濾波器4、控制器5和并網(wǎng)柜8構(gòu)成。所述的控制器為DSP 2812。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到切入風(fēng)速時(shí)，控制器接收主控系統(tǒng)發(fā)過(guò)來(lái)的啟動(dòng)信號(hào)，控制變頻柜的預(yù)充電路開(kāi)始工作，將直流母線電壓充至設(shè)定值；直流母線電壓達(dá)到設(shè)定值后，變頻柜內(nèi)的可控整流器投入運(yùn)行，按照預(yù)設(shè)電壓經(jīng)過(guò)電壓、電流雙閉環(huán)控制后將直流母線電壓調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)值；同時(shí)變頻柜內(nèi)的逆變器投入運(yùn)行，進(jìn)行預(yù)激磁，控制器通過(guò)測(cè)量雙饋發(fā)電機(jī)的定子、電網(wǎng)電壓辨識(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置零位偏差；電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角辨識(shí)完成后，根據(jù)給定的電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)幅值、相位雙閉環(huán)控制后，將雙饋發(fā)電機(jī)的定子電壓調(diào)節(jié)至給定值，滿足并網(wǎng)條件后自動(dòng)并網(wǎng)發(fā)電?？煽卣髌髟陬A(yù)充電完畢之后進(jìn)入工作狀態(tài)。三電平可控整流器進(jìn)行電網(wǎng)電壓定向后再加以前饋補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了有功、無(wú)功電流的完全解耦。通過(guò)給定的直流電壓乙/:與電壓傳感器檢測(cè)得到的實(shí)際直流電壓進(jìn)行偏差運(yùn)算，把運(yùn)算所得的偏差值作為PI調(diào)節(jié)器的輸入，PI調(diào)節(jié)器的輸出值作為有功電流的給定有功電流的反饋值為檢測(cè)所得的電流值經(jīng)過(guò)CLAKE坐標(biāo)變換及PARK坐標(biāo)變換后的通過(guò)/〗和Zji的偏差運(yùn)算，偏差值輸入到PI調(diào)節(jié)器后，PI調(diào)節(jié)器的輸出再結(jié)合前饋補(bǔ)償值進(jìn)行運(yùn)算，最終得到PWM整流器的給定電壓t/:；無(wú)功電流可根據(jù)需要設(shè)置成常值或者變量，通過(guò)與反饋的無(wú)功電流々進(jìn)行偏差運(yùn)算，將偏差結(jié)果輸入PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器的輸出再結(jié)合前饋補(bǔ)償值進(jìn)行運(yùn)算，最終得到PWM整流器的給定電壓27〉獲得給定電壓《、^^后，將這兩個(gè)電壓進(jìn)行反PARK變換，
變換到兩相靜止坐標(biāo)系下，作為SVPWM波形發(fā)生器的輸入，SVPWM波形發(fā)生器產(chǎn)生的PWM波形信號(hào)驅(qū)動(dòng)可控整流器，最終獲得給定的直流電壓。逆變器在可控整流器建立起直流電壓之后開(kāi)始進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)進(jìn)行電網(wǎng)虛擬磁鏈定向后再加以前饋補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)有功、無(wú)功電流的完全解耦。逆變器的進(jìn)行預(yù)激磁后，控制器由檢測(cè)到的定子電壓和電網(wǎng)電壓量進(jìn)行CLARKE變換和PARK變換后的
各自的幅值分量^^Pm和角度分量Uf P-,然后通過(guò)幅值分量進(jìn)行偏差運(yùn)算， 把運(yùn)算所得的偏差值作為PI調(diào)節(jié)器的輸入，PI調(diào)節(jié)器的輸出值作為幅值閉環(huán)的調(diào)節(jié)值，調(diào)節(jié)定子電壓的幅值跟隨電網(wǎng)電壓幅值，通過(guò)角度分量1^1/7%進(jìn)行偏差運(yùn)算，把運(yùn)算所得的偏差值作為PI調(diào)節(jié)器的輸入，PI調(diào)節(jié)器的輸出值作為轉(zhuǎn)子零位偏差和定子與電網(wǎng)相位偏差的調(diào)節(jié)值，調(diào)節(jié)定子電壓的相位跟隨電網(wǎng)電壓相位。當(dāng)滿足并網(wǎng)條件后，控制器發(fā)出指令，使定子通過(guò)并網(wǎng)柜連接電網(wǎng)，并網(wǎng)以后根據(jù)主控給的有功指令進(jìn)行發(fā)電控制。所述的三相電抗器2、變流柜3、濾波器4、控制器5、并網(wǎng)柜8構(gòu)成雙饋風(fēng)電變流器，并公開(kāi)上市，產(chǎn)品型號(hào)為ZNWG-DF-1500。
權(quán)利要求1. 一種雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置零位偏差的辨識(shí)方法的控制裝置，其特征為控制裝置包括三相電抗器、變流柜、濾波器、控制器、雙饋發(fā)電機(jī)、增量編碼器和并網(wǎng)柜，雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組通過(guò)并網(wǎng)柜連接到三相電網(wǎng)上；變流柜通過(guò)濾波器與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組連接，同時(shí)變流柜通過(guò)三相電抗器連接到三相電網(wǎng)上；在三相電網(wǎng)和三相電抗器之間有電壓和電流檢測(cè)裝置，在變流器與雙饋發(fā)電機(jī)之間有電壓和電流檢測(cè)裝置，雙饋發(fā)電機(jī)與三相電網(wǎng)之間有電壓和電流檢測(cè)裝置，所有的電壓和電流檢測(cè)裝置的輸出端均分別與控制器連接，增量編碼器安裝在雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上。
專利摘要雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置零位偏差的辨識(shí)方法的控制裝置，適用于雙饋風(fēng)力發(fā)電?？刂蒲b置通過(guò)角度閉環(huán)控制補(bǔ)償糾正，根據(jù)電網(wǎng)電壓的角度分量與定子電壓的角度分量進(jìn)行辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)矢量控制定向角度的閉環(huán)控制，真正實(shí)現(xiàn)有功與無(wú)功的完全解耦。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)兆瓦級(jí)雙饋發(fā)電機(jī)的控制，用最少的勵(lì)磁電流就能使定子電壓滿足并網(wǎng)運(yùn)行，減少了變流器和發(fā)電機(jī)的損耗，實(shí)現(xiàn)軟并網(wǎng)。在整個(gè)控制過(guò)程中裝置在電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓、電流畸變率小，電機(jī)定子側(cè)單位功率因數(shù)運(yùn)行，減小了對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功沖擊，變流器開(kāi)關(guān)頻率低，減小了系統(tǒng)發(fā)熱，提高了變流器效率。
文檔編號(hào)H02P21/14GK202085125SQ20112013615
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者何鳳有, 凌臧, 李淵, 譚國(guó)俊 申請(qǐng)人:北京洲能科技發(fā)展有限公司, 徐州中礦大傳動(dòng)與自動(dòng)化有限公司