專(zhuān)利名稱(chēng)：一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種變速恒頻雙饋異步 風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電是可再生能源中最廉價(jià)、最有前途而又取之不盡、用之不竭的“綠色能 源”。目前，并網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)主要由五個(gè)模型組成，即風(fēng)場(chǎng)模型、風(fēng)力機(jī)模型、軸系模型、異 步發(fā)電機(jī)模型以及電網(wǎng)模型。其中異步發(fā)電機(jī)模型是風(fēng)電系統(tǒng)的核心。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī) 主要采用定漿距恒速恒頻方式，由于這種方式只能固定在某一轉(zhuǎn)速上，導(dǎo)致風(fēng)力資源浪費(fèi)， 風(fēng)能利用率低。因此現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要使用雙饋?zhàn)兯俸泐l異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，變速恒頻 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)也成為了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的研究熱點(diǎn)。
(三)實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝 置，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，使雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在不同風(fēng)速下能輸出最大有功功 率，并且在達(dá)到臨界風(fēng)速減少發(fā)電機(jī)的發(fā)熱量，有效保護(hù)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置， 包括雙饋發(fā)電機(jī)，其特征在于它是由控制單元、PWM脈沖發(fā)生單元、變頻器和檢測(cè)單元；其 中，所說(shuō)的控制單元的輸入端與檢測(cè)單元的輸出端連接，其輸出端與PWM脈沖發(fā)生單元的 輸入端連接；所說(shuō)的PWM脈沖發(fā)生單元的輸出端與變頻器的輸入端連接；所說(shuō)的變頻器的 輸出端與雙饋發(fā)電機(jī)的輸入端和檢測(cè)單元的輸入端連接。上述所說(shuō)的控制單元是由電流互感器構(gòu)成、轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器、3/2坐標(biāo)變換器、DSP 芯片、磁鏈/功率計(jì)算器和2/3坐標(biāo)變換器；其中，所說(shuō)的轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器的輸入端接收電 流互感器采集的雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子輸出的電流信號(hào)，其輸出端與3/2坐標(biāo)變換器的輸 入端連接；所說(shuō)的3/2坐標(biāo)變換器的輸出端與DSP芯片的輸入端連接；所說(shuō)的2/3坐標(biāo)變換 器的輸入端與磁鏈/功率計(jì)算器的輸出端連接；所說(shuō)的磁鏈/功率計(jì)算器的輸入端接收電 壓互感器采集的電流信號(hào)；所說(shuō)的DSP芯片的輸入端與3/2坐標(biāo)變換器的輸出端和2/3坐 標(biāo)變換器的輸出端連接，且其輸出端輸出PWM脈沖控制信號(hào)，傳送給PWM脈沖發(fā)生單元。上述所說(shuō)的DSP是TMS320C6713B芯片。上述所說(shuō)的磁鏈/功率計(jì)算器和轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器都選用Intel公司的8086單片 機(jī)。本實(shí)用新型的工作原理為雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為被控對(duì)象，本控制裝置主要 控制其輸出的有功功率，利用電流互感器和電壓互感器檢測(cè)其輸出的電流和電壓，利用磁 鏈-功率計(jì)算器將檢測(cè)到的輸出有功功率解耦后在轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器中與輸入的轉(zhuǎn)子電流 進(jìn)行比較得出在某一時(shí)刻的轉(zhuǎn)差電流，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差電流就可以在轉(zhuǎn)子電流變化的情況下保持 勵(lì)磁電流的穩(wěn)定，從而可以保證雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子輸出頻率的穩(wěn)定，另外還可以保證在風(fēng)速變化中尋求到雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的最大化；變頻器主要用于產(chǎn)生主電 路轉(zhuǎn)差電流，主要由整流器和逆變器組成，變頻器根據(jù)不同的雙饋異步發(fā)電機(jī)選取不通容 量的變頻器，變頻器和PWM信號(hào)變換器相互連接，由PWM信號(hào)變換器控制變頻器輸出電流頻率。本實(shí)用新型的優(yōu)越性①通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差電流頻率可以實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下的恒頻發(fā) 電，以利于實(shí)現(xiàn)柔性并網(wǎng)；②發(fā)電機(jī)的有功功率和無(wú)功功率可獨(dú)立調(diào)節(jié)；③由于轉(zhuǎn)差功率 只占額定功率的很小一部分，因而大大減小了變頻器容量降低了變頻器成本；④變速恒頻 雙饋異步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置可以在實(shí)現(xiàn)變速恒頻的同時(shí)達(dá)到對(duì)風(fēng)能的最大利用；⑤ 通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)差功率的控制以達(dá)到功率控制的最優(yōu)化；⑥D(zhuǎn)SP選用TMS320C6713B，其高性能的 芯片特性，使其易于進(jìn)行信息融合算法而不會(huì)犧牲其實(shí)時(shí)性。


圖1為本實(shí)用新型所涉一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置的 結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型所涉一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置中 控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實(shí)用新型所涉一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置的 裝置控制示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置(見(jiàn)圖1)，包括雙 饋發(fā)電機(jī)，其特征在于它是由控制單元、PWM脈沖發(fā)生單元、變頻器和檢測(cè)單元；其中，所說(shuō) 的控制單元的輸入端與檢測(cè)單元的輸出端連接，其輸出端與PWM脈沖發(fā)生單元的輸入端連 接；所說(shuō)的PWM脈沖發(fā)生單元的輸出端與變頻器的輸入端連接；所說(shuō)的變頻器的輸出端與 雙饋發(fā)電機(jī)的輸入端和檢測(cè)單元的輸入端連接。上述所說(shuō)的控制單元(見(jiàn)圖2)是由電流互感器構(gòu)成、轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器、3/2坐標(biāo)變 換器、DSP芯片、磁鏈/功率計(jì)算器和2/3坐標(biāo)變換器；其中，所說(shuō)的轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器的輸入 端接收電流互感器采集的雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子輸出的電流信號(hào)，其輸出端與3/2坐標(biāo)變 換器的輸入端連接；所說(shuō)的3/2坐標(biāo)變換器的輸出端與DSP芯片的輸入端連接；所說(shuō)的2/3 坐標(biāo)變換器的輸入端與磁鏈/功率計(jì)算器的輸出端連接；所說(shuō)的磁鏈/功率計(jì)算器的輸入 端接收電壓互感器采集的電流信號(hào)；所說(shuō)的DSP芯片的輸入端與3/2坐標(biāo)變換器的輸出端 和2/3坐標(biāo)變換器的輸出端連接，且其輸出端輸出PWM脈沖控制信號(hào)，傳送給PWM脈沖發(fā)生 單元。上述所說(shuō)的DSP是TMS320C6713B芯片，其運(yùn)算速度快、精度高，改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、 先進(jìn)的多總線和多級(jí)流水線機(jī)制、專(zhuān)用的硬件乘法器、高效的指令集，使其易于進(jìn)行信息融 合算法而不會(huì)犧牲其實(shí)時(shí)性，因此選用TMS320C6713B控制核心。。上述所說(shuō)的磁鏈/功率計(jì)算器和轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器都選用Intel公司的8086單片 機(jī)。上述所說(shuō)的3/2坐標(biāo)變換器選用DSP內(nèi)置運(yùn)算器為硬件基礎(chǔ)，與轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器相連，由轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器輸入三相信號(hào)，經(jīng)3\2坐標(biāo)變化器變?yōu)橄鄳?yīng)的兩相信號(hào)輸入DSP 中。上述所說(shuō)的2/3坐標(biāo)變換器也選用DSP內(nèi)置運(yùn)算器為硬件基礎(chǔ)，與磁鏈\功率計(jì) 算器相連，由磁鏈\功率計(jì)算器輸入三相信號(hào)，經(jīng)2\3坐標(biāo)變化器變?yōu)橄鄳?yīng)的兩相信號(hào)輸入 DSP 中。。上述所說(shuō)的磁鏈-功率計(jì)算器選用Intel公司的8086單片機(jī)，上述所說(shuō)的轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器也選用Intel公司的8086單片機(jī)，其輸入電路與DSP 中的2/3坐標(biāo)變換器輸出接口電路和磁鏈-功率計(jì)算器輸出接口電路相連，其輸出電路與 DSP中的3/2坐標(biāo)變換器輸出接口電路相連。
權(quán)利要求一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置，包括雙饋發(fā)電機(jī)，其特征在于它是由控制單元、PWM脈沖發(fā)生單元、變頻器和檢測(cè)單元構(gòu)成；其中，所說(shuō)的控制單元的輸入端與檢測(cè)單元的輸出端連接，其輸出端與PWM脈沖發(fā)生單元的輸入端連接；所說(shuō)的PWM脈沖發(fā)生單元的輸出端與變頻器的輸入端連接；所說(shuō)的變頻器的輸出端與雙饋發(fā)電機(jī)的輸入端和檢測(cè)單元的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置，其特 征在于所說(shuō)的控制單元是由電流互感器、轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器、3/2坐標(biāo)變換器、DSP芯片、磁鏈 /功率計(jì)算器和2/3坐標(biāo)變換器構(gòu)成；其中，所說(shuō)的轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器的輸入端接收電流互感 器采集的雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子輸出的電流信號(hào)，其輸出端與3/2坐標(biāo)變換器的輸入端連 接；所說(shuō)的3/2坐標(biāo)變換器的輸出端與DSP芯片的輸入端連接；所說(shuō)的2/3坐標(biāo)變換器的輸 入端與磁鏈/功率計(jì)算器的輸出端連接；所說(shuō)的磁鏈/功率計(jì)算器的輸入端接收電壓互感 器采集的電流信號(hào)；所說(shuō)的DSP芯片的輸入端與3/2坐標(biāo)變換器的輸出端和2/3坐標(biāo)變換 器的輸出端連接，且其輸出端輸出PWM脈沖控制信號(hào)，傳送給PWM脈沖發(fā)生單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置，其特 征在于所說(shuō)的DSP是TMS320C6713B芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置，其特 征在于所說(shuō)的磁鏈/功率計(jì)算器和轉(zhuǎn)差電流計(jì)算器都選用Intel公司的8086單片機(jī)。
專(zhuān)利摘要一種變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)功率控制裝置，包括雙饋發(fā)電機(jī)，其特征在于它是由控制單元、PWM脈沖發(fā)生單元、變頻器和檢測(cè)單元；其優(yōu)越性為①利于實(shí)現(xiàn)柔性并網(wǎng)；②發(fā)電機(jī)的有功功率和無(wú)功功率可獨(dú)立調(diào)節(jié)；③減小了變頻器容量降低了變頻器成本；④風(fēng)能可充分利用；⑤功率控制達(dá)到最優(yōu)化；⑥易于進(jìn)行信息融合算法而不會(huì)犧牲其實(shí)時(shí)性。
文檔編號(hào)H02P9/14GK201639538SQ20092025002
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者周雪松, 張書(shū)瑞, 李季, 楊海珊, 武磊, 許立瑾, 問(wèn)虎龍, 馬幼捷 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)