專利名稱：一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，尤其是涉及一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置。
技術(shù)背景[0002]風(fēng)電作為一種重要的可再生能源，對緩解世界能源危機(jī)和環(huán)境惡化具有重要意義。當(dāng)前，世界各國都投入了大量人力、物力和財(cái)力，積極開展對風(fēng)電技術(shù)的研究。在實(shí)驗(yàn)室采用模擬技術(shù)搭建的風(fēng)力發(fā)電模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場、風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的模擬，為風(fēng)電技術(shù)的研究，尤其為風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制技術(shù)、并網(wǎng)技術(shù)、低電壓穿越控制技術(shù)、最大風(fēng)電功率追蹤技術(shù)、抑制風(fēng)電功率波動(dòng)的儲能及其控制技術(shù)等研究，提供了十分便利的研究平臺，然而，現(xiàn)在科研教學(xué)還沒有用于模擬變速恒頻的交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種用于模擬變速恒頻的交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，供教學(xué)和科研使用的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置。[0004]本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的[0005]一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，包括風(fēng)力特性模擬裝置、分別與風(fēng)力特性模擬裝置相連的交流勵(lì)磁發(fā)電裝置和DSP控制裝置，所述的DSP控制裝置還連接有一個(gè)勵(lì)磁變壓裝置，所述的勵(lì)磁變壓裝置通過一個(gè)激勵(lì)轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述交流勵(lì)磁發(fā)電裝置相連。[0006]繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子為繞線型，通常采用交流勵(lì)磁方式，通過改變交流勵(lì)磁電流的頻率實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行，其調(diào)速范圍為同步速士30%，與鼠籠式電機(jī)相比有了很大的提高，因此可以較好利用風(fēng)能，實(shí)現(xiàn)額定風(fēng)速以下的最佳效率運(yùn)行；轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變換器采用背對背的雙SPWM變換器，可以雙向傳送轉(zhuǎn)差功率，因此變換器的最大工作容量就是最大轉(zhuǎn)差容量，即30%的電機(jī)容量，與定子側(cè)全功率變換器容量相比，變換器容量相對較小，體積小，重量輕。交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有高效率，大容量、變換器容量較小等特點(diǎn)，在實(shí)際風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛使用。[0007]在上述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，所述的交流勵(lì)磁發(fā)電裝置包括一個(gè)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)以及通過他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)與所述風(fēng)力特性模擬裝置相連的交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。[0008]在上述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，所述DSP控制裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)子側(cè)DSP控制器以及通過所述轉(zhuǎn)子側(cè)DSP控制器同時(shí)與上述他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相連的電網(wǎng)側(cè)DSP控制器。[0009]在上述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，所述的勵(lì)磁變壓裝置包括一個(gè)平波電抗以及通過平波電抗與上述電網(wǎng)側(cè)DSP控制器相連的勵(lì)磁變壓器。[0010]在上述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，該雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置還包括一個(gè)主變壓器以及一端通過主變壓器與上述交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相連的并網(wǎng)開關(guān)，所述并網(wǎng)開關(guān)另一端連接有電網(wǎng)。[0011]在上述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，上述激勵(lì)轉(zhuǎn)換開關(guān)分別連接有上述交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變壓器以及市電。[0012]因此，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單且完全實(shí)用；2.能夠用于模擬變速恒頻的交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，供教學(xué)和科研使用。


[0013]圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0014]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。[0015]實(shí)施例[0016]一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，包括風(fēng)力特性模擬裝置、分別與風(fēng)力特性模擬裝置相連的交流勵(lì)磁發(fā)電裝置和DSP控制裝置，所述的DSP控制裝置還連接有一個(gè)勵(lì)磁變壓裝置，所述的勵(lì)磁變壓裝置通過一個(gè)激勵(lì)轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述交流勵(lì)磁發(fā)電裝置相連。交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主回路結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。雙饋發(fā)電機(jī)的定子直接與工頻電網(wǎng)相連，而轉(zhuǎn)子則通過能量可以雙向流動(dòng)的背靠背雙SPWM變換器(電網(wǎng)側(cè)變換器和轉(zhuǎn)子側(cè)變換器)組成的交直交系統(tǒng)和電網(wǎng)相連。其中，交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)如圖由背靠背的雙SPWM變換器、基于TMS320F2812的勵(lì)磁控制器和勵(lì)磁變壓器、交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)等單元組成。[0017]交流勵(lì)磁發(fā)電裝置包括一個(gè)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)以及通過他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)與所述風(fēng)力特性模擬裝置相連的交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)；DSP控制裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)子側(cè)DSP控制器以及通過所述轉(zhuǎn)子側(cè)DSP控制器同時(shí)與上述他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相連的電網(wǎng)側(cè)DSP 控制器；勵(lì)磁變壓裝置包括一個(gè)平波電抗以及通過平波電抗與上述電網(wǎng)側(cè)DSP控制器相連的勵(lì)磁變壓器；該雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置還包括一個(gè)主變壓器以及一端通過主變壓器與上述交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相連的并網(wǎng)開關(guān)，所述并網(wǎng)開關(guān)另一端連接有電網(wǎng)，激勵(lì)轉(zhuǎn)換開關(guān)分別連接有上述交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變壓器以及市電。[0018]電網(wǎng)側(cè)變換器(頻率士 15Hz，容量3kVA)的交流端通過勵(lì)磁變壓器與電網(wǎng)相連，直流側(cè)則與轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的直流側(cè)并聯(lián)。電網(wǎng)側(cè)變換器的主要任務(wù)是維持變換器直流側(cè)的電壓穩(wěn)定；電網(wǎng)側(cè)變換器采用PQ解耦控制策略，可實(shí)現(xiàn)變換器交流側(cè)的PQ四象限運(yùn)行，在轉(zhuǎn)子亞同步速運(yùn)行時(shí)向轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁功率和轉(zhuǎn)差功率，在轉(zhuǎn)子超同步速運(yùn)行時(shí)，將轉(zhuǎn)子輸出的轉(zhuǎn)差功率傳送到電網(wǎng)。還可根據(jù)電網(wǎng)對無功功率的需求與電網(wǎng)交換無功功率，但通常為降低變換器容量而運(yùn)行在單位功率因數(shù)狀態(tài)；其工作原理頻率跟蹤網(wǎng)頻，相序自動(dòng)辨識自動(dòng)適應(yīng)；SPWM的變頻控制采用恒定載波比改變載波周期的方式調(diào)頻，查表獲得每個(gè)載波周期中的正弦脈沖寬度值。采用與電網(wǎng)電壓同步，改變調(diào)制波相對電網(wǎng)電壓相位的方法進(jìn)行調(diào)相，以改變有功功率傳送方向和大小，維持直流電壓穩(wěn)定在給定水平上。[0019]轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(頻率50士 1Hz，容量3kVA)的直流側(cè)與電網(wǎng)側(cè)變換器的直流側(cè)并聯(lián)，其交流側(cè)與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組相連。主要任務(wù)是為雙饋發(fā)電機(jī)提供合適幅值和頻率的勵(lì)磁電流，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的穩(wěn)定控制、負(fù)責(zé)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組之間無功功率的合理分配，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能功率追蹤等。其工作原理并網(wǎng)前根據(jù)網(wǎng)頻和轉(zhuǎn)速自動(dòng)確定勵(lì)磁電流頻率和相序，跟蹤并網(wǎng)相位，跟蹤電網(wǎng)電壓幅值，為準(zhǔn)同步并網(wǎng)創(chuàng)造條件；并網(wǎng)后維持勵(lì)磁電流頻率不變，或由人工調(diào)節(jié)，或由最大功率追蹤功能軟件自動(dòng)調(diào)整；定電壓(定電流)控制時(shí)，根據(jù)電壓(電流)偏差自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出勵(lì)磁電流的大小，以維持機(jī)端電壓(勵(lì)磁電流)在給定水平上。采用恒定載波周期改變調(diào)制波頻率的方式調(diào)頻。[0020]雙SPWM變換器的控制器，采用的是當(dāng)前國際上最先進(jìn)的32位定點(diǎn)型數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320F2812，該DSP主頻高達(dá)150MHz，哈佛總線，流水線結(jié)構(gòu)，運(yùn)算速度快，精度高，片內(nèi)資源豐富，功能強(qiáng)大。[0021]勵(lì)磁變壓器主要負(fù)責(zé)匹配轉(zhuǎn)子電壓與定子電壓，傳遞轉(zhuǎn)差功率和提供勵(lì)磁功率。 將勵(lì)磁變壓器并接在發(fā)電機(jī)機(jī)端可構(gòu)成自并勵(lì)勵(lì)磁方式，將其并接在電網(wǎng)上可構(gòu)成它勵(lì)勵(lì)磁方式；[0022]本裝置采用Autonics公司生產(chǎn)的10位絕對式光電編碼器，以獲得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子實(shí)際位置信號，實(shí)現(xiàn)矢量控制，保證輸出電能恒頻恒壓。準(zhǔn)確、可靠的轉(zhuǎn)子位置信號是高性能變速恒頻雙饋發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件。[0023]交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)采用電力拖動(dòng)用的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，為使其控制性能更加接近同類發(fā)電機(jī)，將額定電壓降額使用(額定電壓由380V降為300V)，使得電磁特性更加接近實(shí)際情況。[0024]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求1.一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，包括風(fēng)力特性模擬裝置、分別與風(fēng)力特性模擬裝置相連的交流勵(lì)磁發(fā)電裝置和DSP控制裝置，所述的DSP控制裝置還連接有一個(gè)勵(lì)磁變壓裝置，所述的勵(lì)磁變壓裝置通過一個(gè)激勵(lì)轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述交流勵(lì)磁發(fā)電裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，所述的交流勵(lì)磁發(fā)電裝置包括一個(gè)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)以及通過他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)與所述風(fēng)力特性模擬裝置相連的交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，所述DSP控制裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)子側(cè)DSP控制器以及通過所述轉(zhuǎn)子側(cè)DSP控制器同時(shí)與上述他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)和交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相連的電網(wǎng)側(cè)DSP控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，所述的勵(lì)磁變壓裝置包括一個(gè)平波電抗以及通過平波電抗與上述電網(wǎng)側(cè)DSP控制器相連的勵(lì)磁變壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，該一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置還包括一個(gè)主變壓器以及一端通過主變壓器與上述交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相連的并網(wǎng)開關(guān)，所述并網(wǎng)開關(guān)另一端連接有電網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，上述激勵(lì)轉(zhuǎn)換開關(guān)分別連接有上述交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁變壓器以及市電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，尤其是涉及一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置。一種雙饋風(fēng)機(jī)勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，包括風(fēng)力特性模擬裝置、分別與風(fēng)力特性模擬裝置相連的交流勵(lì)磁發(fā)電裝置和DSP控制裝置，所述的DSP控制裝置還連接有一個(gè)勵(lì)磁變壓裝置，所述的勵(lì)磁變壓裝置通過一個(gè)激勵(lì)轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述交流勵(lì)磁發(fā)電裝置相連。因此，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單且完全實(shí)用；2.能夠用于模擬變速恒頻的交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，供教學(xué)和科研使用。
文檔編號H02P9/14GK202282758SQ20112036799
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者陸繼明 申請人:武漢華大電力自動(dòng)技術(shù)有限責(zé)任公司