專利名稱：一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別涉及一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器。
背景技術(shù)：
雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)電壓對稱的條件下采用基于定子磁場矢量定向控制的勵(lì)磁控制器，采取雙閉環(huán)控制策略，內(nèi)環(huán)為轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制，外環(huán)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，但傳統(tǒng)的PI (Proportion Integration,比例積分)調(diào)節(jié)器需要調(diào)節(jié)比例增益Kp和積分增益Ki兩個(gè)參數(shù)才能實(shí)現(xiàn)跟蹤控制，兩個(gè)參數(shù)難于同時(shí)取得最優(yōu)控制值，不利于控制算法的精確、快速實(shí)現(xiàn)
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器，能更好地解決閉環(huán)控制過程中動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢、超調(diào)等問題。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器，包括連接雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的采樣處理單元，用于采樣雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子角度，并根據(jù)所述定子電壓、定子電流確定定子無功功率，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角度確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；連接所述采樣處理單元的轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、所述定子無功功率、預(yù)先設(shè)置的參考轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、預(yù)先設(shè)置的參考定子無功功率、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定參考電流；連接所述轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器以及所述采樣處理單元的基于內(nèi)?？刂芃C的電流內(nèi)環(huán)PI控制器，用于根據(jù)所述參考電流、所述轉(zhuǎn)子電流確定參考電壓；連接所述轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器以及所述采樣處理單元的適配單元，用于根據(jù)轉(zhuǎn)子角度將所述參考電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)；連接所述適配單元的功率單元，用于根據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)輸出用來控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的電流。優(yōu)選的，所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器包括一階濾波器，用于通過調(diào)整濾波參數(shù)確定所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器的比例增益和積分增益。優(yōu)選的，所述采樣處理單元還包括連接雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的位置傳感器，用于檢測所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器還包括連接采樣處理單元的第一 PI控制器，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、預(yù)先設(shè)置的參考轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定第一參考電流。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器還包括連接采樣處理單元的第二 PI控制器，用于根據(jù)所述定子無功功率、預(yù)先設(shè)置的參考定子無功功率、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定第二參考電流。[0014]優(yōu)選的，所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器還包括連接所述第一 PI控制器的第三PI控制器，用于根據(jù)所述第一參考電流、所述轉(zhuǎn)子電流確定第一參考電壓并輸入到適配單元。優(yōu)選的，所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器還包括連接所述第二 PI控制器的第四PI控制器，用于根據(jù)所述第二參考電流、所述轉(zhuǎn)子電流確定第二參考電壓并輸入到適配單元。優(yōu)選的，所述適配單元還包括連接第三PI控制器和第四PI控制器的轉(zhuǎn)換器，用于處理第一參考電壓和第二參考電壓生成適宜脈寬調(diào)制的電壓。優(yōu)選的，所述適配單元還包括連接所述轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度調(diào)制器，用于將所述轉(zhuǎn)換器處理后的電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)。優(yōu)選的，所述采樣處理單元還用于根據(jù)定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子角度建立兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)所述數(shù)學(xué)模型對所述定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子角度進(jìn)行解耦，建立雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型通過建立電流內(nèi)環(huán)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速外環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，并在電流內(nèi)環(huán)PI控制器內(nèi)引入內(nèi)模控制策略，在轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器中引入比例系數(shù)調(diào)整參數(shù)b，在很大程度上提高了雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)的控制效率和控制精度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地執(zhí)行控制策略，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器的工作流程圖；圖3a是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器的轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器第一 PI控制器的原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說明的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。圖I是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I所示，所述系統(tǒng)包括電網(wǎng) 101、變壓器 102、斷路器 103、DFIG104(Doubly-Fed Induction Generator,雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī))、傳動(dòng)裝置105、機(jī)側(cè)變頻器106、網(wǎng)側(cè)變頻器107、斬波器108以及保護(hù)電路(Crowbar) 109。DFIG104分別與傳動(dòng)裝置104、機(jī)側(cè)變頻器106、斷路器103相連。機(jī)側(cè)變頻器106除了與DFIG104相連外，還與保護(hù)電路109相連，此外，還通過斬波器108與網(wǎng)側(cè)變頻器107相連。斷路器103通過變壓器102連接到電網(wǎng)101。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，所述變頻器包括采樣處理單元201、轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202、電流內(nèi)環(huán)PI控制器203、適配單元204、功率單元205。其中，采樣處理單元201的輸入端與雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)相連，輸出端分別與轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202、電流內(nèi)環(huán)PI控制器203、適配單元204的輸入端相連；轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202的輸出端與電流內(nèi)環(huán)PI控制器203的輸入端相連；電流內(nèi)環(huán)PI控制器203的輸出端與適配單元204的輸入端相連；適配單元204的輸出端與功率單元205的輸入端相連；功率單元205的輸出端與雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)相連。采樣處理單元201用于采樣雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子角度，并根據(jù)所述定子電壓、定子電流確定定子無功功率，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角度確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。采樣處理單元還包括連接雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的位置傳感器，用于檢測所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度。具體的采樣處理過程如下首先建立雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下 的數(shù)學(xué)模型，并對相關(guān)物理量進(jìn)行解耦。即根據(jù)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電壓、電流、磁鏈建立雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并按照基于定子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻目刂撇呗?，對雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)內(nèi)的定、轉(zhuǎn)子電壓、電流、磁鏈進(jìn)行解耦運(yùn)算，并通過解耦運(yùn)算建立雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、所述定子無功功率、預(yù)先設(shè)置的參考轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、預(yù)先設(shè)置的參考定子無功功率、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定參考電流值。轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202還包括連接采樣處理單元201的第一 PI控制器和第二 PI控制器。其中第一 PI控制器用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、預(yù)先設(shè)置的參考轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定第一參考電流。第二 PI控制器用于根據(jù)所述定子無功功率、預(yù)先設(shè)置的參考定子無功功率、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定第二參考電流?；趦?nèi)?？刂艻MC的電流內(nèi)環(huán)PI控制器203，用于根據(jù)所述參考電流值、所述轉(zhuǎn)子電流確定參考電壓值。電流內(nèi)環(huán)PI控制器203包括一階濾波器，用于通過調(diào)整濾波參數(shù)確定所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器的比例增益和積分增益。電流內(nèi)環(huán)PI控制器203還包括連接所述第一 PI控制器的第三PI控制器以及連接所述第二 PI控制器的第四PI控制器。其中第三PI控制器用于根據(jù)所述第一參考電流、所述轉(zhuǎn)子電流確定第一參考電壓并輸入到適配單元；第四PI控制器用于根據(jù)所述第二參考電流、所述轉(zhuǎn)子電流確定第二參考電壓并輸入到適配單元204。適配單元204用于根據(jù)轉(zhuǎn)子角度將所述參考電壓值轉(zhuǎn)換成調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)。適配單元204還包括連接第三PI控制器和第四PI控制器的轉(zhuǎn)換器，用于處理第一參考電壓和第二參考電壓生成適宜脈寬調(diào)制的電壓。另外，適配單元204還包括連接所述轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度調(diào)制器，用于將所述轉(zhuǎn)換器處理后的電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)。功率單元205用于根據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)輸出用來控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的電流。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器的工作流程圖。變頻器在開始工作之前，首先需要建立基于定子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻碾p閉環(huán)控制系統(tǒng)。在電網(wǎng)電壓對稱的情況、采用基于定子磁場矢量定向的控制策略、并且忽略定子磁鏈暫態(tài)過程與定子電阻的前提下，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)主要參數(shù)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的表達(dá)公式如下Uds = OUqs = UsUdr = (Rr+ σ Lrp) idr- ω X σ Lriqr
j}Uqr — ( Kr + CTLrp^lqr + QJli^dLridr Λ--— lms)
LsT 5Γ Γ2Os = Us — id,---L
Ls mLs
「 , d(Or11PLoUs .J--H BfOr — HpiTm--Iqr)
dtLa)、上述公式中，Uds為定子電壓d軸分量，Uqs為定子電壓q軸分量，Udr為轉(zhuǎn)子電壓d軸分量，Uqr為轉(zhuǎn)子電壓q軸分量，Qs為定子無功功率，Ls為定子繞組自感，Lr為轉(zhuǎn)子繞組自感，L0為dq坐標(biāo)系下的同軸定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組間的等效互感，σ = 1-Ι2β/(ΙΙ^)，稱為漏抗 因子，為轉(zhuǎn)子角速度，《2為轉(zhuǎn)差角速度，相等為發(fā)電機(jī)極對數(shù)，Tm為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，J為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，B為與轉(zhuǎn)速成正比的阻轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)，K為轉(zhuǎn)子電阻。根據(jù)上述公式，建立基于定子磁鏈?zhǔn)噶慷ㄏ虻碾p閉環(huán)控制系統(tǒng)。如圖3及圖2所示，具體工作流程如下 步驟S301,保護(hù)現(xiàn)場。變頻器在開始采樣前接收到中斷信號(hào)后，設(shè)置中斷標(biāo)志，把中斷的入口地址、相應(yīng)的數(shù)據(jù)保存在寄存器中，隨后轉(zhuǎn)向AD采樣處理。保護(hù)現(xiàn)場其實(shí)是保存中斷前一時(shí)刻的狀態(tài)不被破壞。步驟S302，AD 采樣。采樣處理單元201從雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)側(cè)采樣轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子角度、定子電壓、定子電流，其中轉(zhuǎn)子角度是通過位置傳感器檢測到的。步驟S303，判斷IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)是否過流。判斷所采樣到的轉(zhuǎn)子電流是否超過預(yù)先設(shè)置的閾值，如果超過即過流，執(zhí)行步驟S316，否則執(zhí)行步驟S304。步驟S304，確定定子無功功率、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采樣處理單元201將采樣得到的定子電流、定子電壓進(jìn)行處理，得到定子無功功率以及定子角度，并將定子無功功率輸入到轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202。采樣處理單元201對位置傳感器檢測到的轉(zhuǎn)子角度進(jìn)行處理，得到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速即轉(zhuǎn)子角速度并將其輸入到轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202。另外，將轉(zhuǎn)子角度及定子角度之間的角度差值輸入到適配單元204。采樣處理單元201根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角度、定子電壓、定子電流以及所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速確定轉(zhuǎn)差角速度，并將其輸入到電流內(nèi)環(huán)PI控制器203。采樣處理單元201對采樣得到的轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行處理，得到轉(zhuǎn)子電流在q軸上的分量以及轉(zhuǎn)子電流在d軸上的分量，并將其輸入到電流內(nèi)環(huán)PI控制器203。步驟S305，判斷是否并網(wǎng)。判斷是否并網(wǎng)，即雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)是否與電網(wǎng)相連，如果并網(wǎng)，執(zhí)行步驟S306，否則執(zhí)行步驟S314。步驟S306，確定參考轉(zhuǎn)速。參考轉(zhuǎn)速《是變頻器根據(jù)其雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)預(yù)先計(jì)算出來的，此處為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。步驟S307，確定參考電流。轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202的比例系數(shù)引入了比例系數(shù)調(diào)整參數(shù)b。圖3a是本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器第一 PI控制器的原理框圖，如圖3a所示，轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控
制器202第一 PI控制器輸出第一參考電流t = K!,人ba)r -ω:.) + -—{ω:. —ω )實(shí)中，K和Kis
s
分別為轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202第一 PI控制器的比例增益和積分增益參數(shù)?！?是轉(zhuǎn)子的參考轉(zhuǎn)速，是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，s是復(fù)參數(shù)。同理，轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器202的第二 PI控制器輸出
第二參考電流ζ. =ω + &吆-⑴，其中，W是預(yù)先設(shè)置的參考定子無功功率，Qs
是采樣處理單元輸出的定子無功功率。由于閉環(huán)系統(tǒng)存在零點(diǎn)的影響，系統(tǒng)一般存在超調(diào)，參數(shù)b允許獨(dú)立地設(shè)置零點(diǎn)位置，尤其當(dāng)b值取O時(shí)，系統(tǒng)零點(diǎn)位置趨于負(fù)無窮，能夠消除超調(diào)量對閉環(huán)響應(yīng)時(shí)間的影響。 步驟S308，確定參考電壓?；贗MC(Internal Model Control,內(nèi)模控制)設(shè)計(jì)控制器的電流內(nèi)環(huán)控制器203具有良好的跟蹤和抗干擾能力。電流內(nèi)環(huán)控制器203的第三PI控制器和第四PI控制
器的控制對象的基準(zhǔn)模型為/%v)= 1 ，其中，σ是漏抗因子，L是轉(zhuǎn)子繞組自感，艮
H + CTJurS
是轉(zhuǎn)子電阻，S是復(fù)參數(shù)。令第三PI控制器和第四PI控制器= (40),其中，F(xiàn)(S)
是一階濾波器，F(xiàn)(S) = ^7, τ是濾波器參數(shù)，s是復(fù)參數(shù)。第三PI控制器和第四PI控制
Ts + l
、O(.V)Rr + dLrS
器的傳遞函數(shù)為^⑷=,上、~。又因?yàn)閏(s) = Kpc+Kic/s,比較二者得到第
l-Q(s)P{S) Tsp
三PI控制器和第四PI控制器的比例增益和積分增益參數(shù)分別為κρ。= O Lr/ τ ,Kic = Rr/τ，其中σ是漏抗因子，L是轉(zhuǎn)子繞組自感，艮是轉(zhuǎn)子電阻。上述表達(dá)式表明，只需要調(diào)整濾波參數(shù)τ即可得到合理的PI參數(shù)，并且濾波器參數(shù)代表了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與魯棒性，由此可見系統(tǒng)的整體性能因此顯著提高?；趦?nèi)?？刂频牡谌齈I控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子電流在q軸上的分量和第一參考電流確定第一參考電壓；內(nèi)?？刂频谒腜I控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子電流在d軸上的分量和第二參考電流確定第二參考電壓。第一參考電壓和第二參考電壓根據(jù)轉(zhuǎn)差角速度及轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行矯正，并將矯正后的第一參考電壓和第二參考電壓輸入到適配單元204。步驟S309，判斷是否轉(zhuǎn)速正常。適配單元204判斷當(dāng)前的轉(zhuǎn)速是否正常，如果正常，執(zhí)行步驟S310，否則執(zhí)行步驟S312。步驟S310，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。第三PI控制器輸出的第一參考電壓和第四PI控制器輸出的第二參考電壓輸入到適配單元204，適配單元204的轉(zhuǎn)換器根據(jù)采樣處理單元201輸入的定子角度和轉(zhuǎn)子角度的差值將第一參考電壓和第二參考電壓進(jìn)行處理，并經(jīng)脈沖寬度調(diào)整器調(diào)制，輸出脈寬調(diào)制信號(hào)到功率單元205。步驟S311，進(jìn)行整流。功率單元205根據(jù)輸入的脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行整流，輸出電流到雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)中，控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。[0068]步驟S312，清中斷標(biāo)志。清除中斷標(biāo)志。步驟S313，恢復(fù)現(xiàn)場。退出中斷程序恢復(fù)保存寄存器的數(shù)據(jù)，結(jié)束中斷程序。步驟S314，并網(wǎng)前參考電流。計(jì)算并網(wǎng)前參考電流，此處為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。步驟S315，并網(wǎng)前參考電壓。計(jì)算并網(wǎng)前參考電壓，此處為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。執(zhí)行步驟S309。步驟S316，封鎖PWM脈沖。 封鎖脈沖寬度調(diào)制器輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)。步驟S317，故障指示。提示系統(tǒng)出現(xiàn)故障，執(zhí)行步驟S312。綜上所述，本實(shí)用新型通過將發(fā)電機(jī)模型的動(dòng)力環(huán)節(jié)包含進(jìn)入閉環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)的有功功率、轉(zhuǎn)矩平衡過程和轉(zhuǎn)速跟蹤過程是可控的，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，利于實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤，且在風(fēng)速變化過程中能夠起到對機(jī)械擾動(dòng)量的抑制作用?；趦?nèi)?？刂频碾娏鲀?nèi)環(huán)PI控制器和比例系數(shù)引入了參數(shù)b的速度外環(huán)PI控制器，能夠提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度，增強(qiáng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和魯棒性，降低系統(tǒng)的超調(diào)量。盡管上文對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型的原理進(jìn)行各種修改。因此，凡按照本實(shí)用新型原理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器，其特征在于，包括 連接雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的采樣處理單元，用于采樣雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子角度，并根據(jù)所述定子電壓、定子電流確定定子無功功率，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子角度確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； 連接所述采樣處理單元的轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、所述定子無功功率、預(yù)先設(shè)置的參考轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、預(yù)先設(shè)置的參考定子無功功率、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定參考電流； 連接所述轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器以及所述采樣處理單元的基于內(nèi)?？刂芃C的電流內(nèi)環(huán)PI控制器，用于根據(jù)所述參考電流、所述轉(zhuǎn)子電流確定參考電壓； 連接所述轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器以及所述采樣處理單元的適配單元，用于根據(jù)轉(zhuǎn)子角度將所述參考電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)； 連接所述適配單元的功率單元，用于根據(jù)所述脈寬調(diào)制信號(hào)輸出用來控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻器，其特征在于，所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器包括一階濾波器，用于通過調(diào)整濾波參數(shù)確定所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器的比例增益和積分增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻器，其特征在于，所述采樣處理單元還包括連接雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的位置傳感器，用于檢測所述雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器還包括連接采樣處理單元的第一 PI控制器，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、預(yù)先設(shè)置的參考轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定第一參考電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變頻器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器還包括連接采樣處理單元的第二 PI控制器，用于根據(jù)所述定子無功功率、預(yù)先設(shè)置的參考定子無功功率、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定第二參考電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變頻器，其特征在于，所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器還包括連接所述第一PI控制器的第三PI控制器，用于根據(jù)所述第一參考電流、所述轉(zhuǎn)子電流確定第一參考電壓并輸入到適配單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變頻器，其特征在于，所述電流內(nèi)環(huán)PI控制器還包括連接所述第二PI控制器的第四PI控制器，用于根據(jù)所述第二參考電流、所述轉(zhuǎn)子電流確定第二參考電壓并輸入到適配單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變頻器，其特征在于，所述適配單元還包括連接第三PI控制器和第四PI控制器的轉(zhuǎn)換器，用于處理第一參考電壓和第二參考電壓生成適宜脈寬調(diào)制的電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變頻器，其特征在于，所述適配單元還包括連接所述轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度調(diào)制器，用于將所述轉(zhuǎn)換器處理后的電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變頻器，其特征在于，所述采樣處理單元還用于根據(jù)定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子角度建立兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)所述數(shù)學(xué)模型對所述定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子角度進(jìn)行解耦，建立雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變頻器，包括連接雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的采樣處理單元，用于采樣定子電壓、定子電流、轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子角度，并根據(jù)定子電壓、定子電流確定定子無功功率，根據(jù)轉(zhuǎn)子角度確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；連接所述采樣處理單元的轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器，用于根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、定子無功功率、比例系數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)確定參考電流；連接轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器以及采樣處理單元的基于內(nèi)?？刂艻MC的電流內(nèi)環(huán)PI控制器，用于根據(jù)參考電流、轉(zhuǎn)子電流確定參考電壓；連接轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器以及采樣處理單元的適配單元，用于將參考電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)；連接適配單元的功率單元，用于輸出用來控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的電流。
文檔編號(hào)H02P9/04GK202602584SQ201220213329
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者劉鳳龍, 劉志, 陳宇, 楊靜, 徐超 申請人:華銳風(fēng)電科技(集團(tuán))股份有限公司