基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置及其方法
【專利摘要】一種基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置包括：一監(jiān)控模塊與雙饋異步電機(jī)相連；一切換模塊與監(jiān)控單元相連，用于當(dāng)檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓大于第一閾值時(shí)，使一雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器與機(jī)側(cè)變流器相連；一第一解耦模塊與雙饋異步電機(jī)相連；一第一比較模塊與第一解耦模塊和PI電流調(diào)節(jié)器相連；一第二解耦模塊，用于將參考電流轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖既嚯娏鳎灰坏诙容^模塊與第二解耦模塊相連，用于將輸出的三相交流電流與參考三相電流比較，獲得第二電流誤差信號(hào)；雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器與第二比較模塊相連，用于根據(jù)第二電流誤差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出第二控制信號(hào)至機(jī)側(cè)變流器；機(jī)側(cè)變流器與雙饋異步電機(jī)相連，在獲得第二控制信號(hào)后，提供三相交流電流至雙饋異步電機(jī)。
【專利說(shuō)明】基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及異步發(fā)電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，兆瓦級(jí)雙饋異步發(fā)電機(jī)(Double-Fed Induction Generator,簡(jiǎn)稱DFIG)廣泛應(yīng)用于變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，其特殊的入網(wǎng)方式以及功率的調(diào)節(jié)方式，會(huì)引起機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)非常敏感。當(dāng)電網(wǎng)故障會(huì)引起雙饋異步電機(jī)端的電壓跌落，于是導(dǎo)致雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生過(guò)電流，若不采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右韵拗?，則必引起雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的因過(guò)電流所產(chǎn)生大量熱而對(duì)其造成損壞，而傳統(tǒng)控制方法普遍存有瞬態(tài)響應(yīng)速度慢和控制帶寬窄的缺點(diǎn)。因此需要提供一種基于雙饋異步發(fā)電機(jī)的故障控制方法或
>J-U ρ?α裝直。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于雙饋異步發(fā)電機(jī)的故障控制裝置，其利用雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器來(lái)進(jìn)行故障控制。由于雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器具有非?？斓乃矐B(tài)響應(yīng)速度和較寬的控制帶寬，從而可以滿足電網(wǎng)對(duì)雙饋異步發(fā)電機(jī)的故障穿越要求。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0005]一種基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置，包括:一監(jiān)控模塊，與雙饋異步電機(jī)相連，所述監(jiān)控模塊用于檢測(cè)所述雙饋異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子開路電壓；一切換模塊，與所述監(jiān)控模塊相連，所述切換模塊用于當(dāng)所述監(jiān)控模塊檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓低于一第一閾值時(shí)，執(zhí)行切換命令，以使一 PI電流調(diào)節(jié)器與一機(jī)側(cè)變流器相連；當(dāng)所述監(jiān)控模塊檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓大于一第一閾值時(shí)，執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器與所述機(jī)側(cè)變流器相連；一第一解耦模塊，與所述雙饋異步電機(jī)相連，所述第一解耦模塊用于將所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流轉(zhuǎn)為二相交流電流；一第一比較模塊，與所述第一解耦模塊相連，所述第一比較模塊用于將轉(zhuǎn)換后的二相交流電流與一參考電流相比較，以獲得一第一電流誤差信號(hào)；所述PI電流調(diào)節(jié)器，與所述第一比較模塊相連，所述PI電流調(diào)節(jié)器用于根據(jù)第一電流誤差信號(hào)，對(duì)轉(zhuǎn)換后的二相交流電流進(jìn)行PI式調(diào)節(jié)，并輸出一第一控制信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變流器；所述機(jī)側(cè)變流器，與所述雙饋異步電機(jī)相連，所述機(jī)側(cè)變流器用于在獲得第一控制信號(hào)后，提供三相交流電流至所述雙饋異步電機(jī)，以及在獲得第二控制信號(hào)后，提供三相交流電流至所述雙饋異 步電機(jī)；一第二解耦模塊，用于將所述參考電流轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖既嚯娏?；一第二比較模塊，與所述第二解耦模塊相連，所述第二比較模塊用于將所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流與所述參考三相電流相比較，以獲得一第二電流誤差信號(hào)；所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器，與所述第二比較模塊相連，所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器用于根據(jù)第二電流誤差信號(hào)，對(duì)所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流的每一相進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輸出一第二控制信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變流器。[0006]作為可選的技術(shù)方案，所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置進(jìn)一步包括一濾波模塊，所述濾波模塊分別與所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器和PI電流調(diào)節(jié)器相連，用于根據(jù)所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器所輸出的一門信號(hào)來(lái)輸出一低頻信號(hào)至PI電流調(diào)節(jié)器，以使PI電流調(diào)節(jié)器重新初始化。
[0007]作為可選的技術(shù)方案，所述PI電流調(diào)節(jié)器包括一支持向量機(jī)，所述支持向量機(jī)用于根據(jù)第一電流誤差信號(hào)，通過(guò)線型歸類方法對(duì)轉(zhuǎn)換后的二相交流電流進(jìn)行PI式調(diào)節(jié)，以輸出一第一控制信號(hào)。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于，還提供一種基于雙饋異步電機(jī)的故障控制方法，采用上述的基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置，包括以下步驟:(I)通過(guò)一監(jiān)控模塊來(lái)檢測(cè)所述雙饋異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子開路電壓；(2)當(dāng)所述監(jiān)控模塊檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓低于一第一閾值時(shí)，通過(guò)一切換模塊執(zhí)行切換命令，以使一 PI電流調(diào)節(jié)器與一機(jī)側(cè)變流器相連；(3)通過(guò)第一解耦模塊將所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流轉(zhuǎn)為二相交流電流；(4)通過(guò)第一比較模塊將轉(zhuǎn)換后的二相交流電流與一參考電流相比較，以獲得一第一電流誤差信號(hào)；(5)在獲得第一電流誤差信號(hào)之后，對(duì)轉(zhuǎn)換后的二相交流電流進(jìn)行PI式調(diào)節(jié)，并輸出一第一控制信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變流器；(6)在獲得第一控制信號(hào)后，通過(guò)機(jī)側(cè)變流器來(lái)提供三相交流電流至所述雙饋異步電機(jī)；(7)當(dāng)所述監(jiān)控模塊檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓大于一第一閾值時(shí)，通過(guò)切換模塊執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器與所述機(jī)側(cè)變流器相連；(8)通過(guò)第二解耦模塊將所述參考電流轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖既嚯娏鳎?9)通過(guò)第二比較模塊將所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流與所述參考三相電流相比較，以獲得一第二電流誤差信號(hào)；(10)在獲得第二電流誤差信號(hào)之后，通過(guò)雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器對(duì)所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流的每一相進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輸出一第二控制信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變流器；(11)在獲得第二控制信號(hào)后，通過(guò)機(jī)側(cè)變流器來(lái)提供三相交流電流至所述雙饋異步電機(jī)。
[0009]作為可選的技術(shù)方案，所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制方法在步驟(11)之后，進(jìn)一步包括步驟:在所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器輸出的一門信號(hào)之后，通過(guò)濾波模塊輸出一低頻信號(hào)至PI電流調(diào)節(jié)器，以使PI電流調(diào)節(jié)器重新初始化。
[0010]作為可選的技術(shù)方案，所述PI電流調(diào)節(jié)器包括一支持向量機(jī)，所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制方法在步驟(5)中進(jìn)一步包括:根據(jù)第一電流誤差信號(hào)，通過(guò)支持向量機(jī)并且以線型歸類方法對(duì)轉(zhuǎn)換后的二相交流電流進(jìn)行PI式調(diào)節(jié)，以輸出一第一控制信號(hào)。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，利用雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器來(lái)進(jìn)行故障控制。由于雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器具有非?？斓乃矐B(tài)響應(yīng)速度和較寬的控制帶寬，從而可以滿足電網(wǎng)對(duì)雙饋異步發(fā)電機(jī)的故障穿越要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置的架構(gòu)圖。
[0013]圖2是所述切換模塊所輸出的電壓矢量分布示意圖。
[0014]圖3是所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器的原理框圖。
[0015]圖4是本發(fā)明所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制方法的步驟流程圖。
[0016]圖中的標(biāo)號(hào)分別表不:
[0017]110、雙饋異步電機(jī)；120、監(jiān)控模塊；[0018]130、切換模塊；140、第一解耦模塊；
[0019]150、第一比較模塊；160、PI電流調(diào)節(jié)器；
[0020]170、機(jī)側(cè)變流器；180、第二解耦模塊；
[0021]190、第二比較模塊；1100、雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器；
[0022]1110、濾波模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置及其方法的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]參見圖1所示，一種基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置，包括:
[0025]一監(jiān)控模塊120，與雙饋異步電機(jī)110相連，所述監(jiān)控模塊120用于檢測(cè)所述雙饋異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子開路電壓。
[0026]一切換模塊130，與所述監(jiān)控模塊120相連，所述切換模塊130用于當(dāng)所述監(jiān)控模塊120檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓低于一第一閾值時(shí)，執(zhí)行切換命令，以使一 PI電流調(diào)節(jié)器160與一機(jī)側(cè)變流器170相連；當(dāng)所述監(jiān)控模塊120檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓大于一第一閾值時(shí)，執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器1100與所述機(jī)側(cè)變流器170相連。
[0027]其中，在切換模塊130中引入開關(guān)函數(shù)Sa、Sb、Sc，所述切換模塊130共有8種開關(guān)模式，由分析可知三相橋臂之間存在關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，所述切換模塊130輸出的各相電壓取決于其三相橋臂的總體狀態(tài)SaSbSc，為了消除相間的影響，引入空間矢量，即靜止正交α β坐標(biāo)。當(dāng)α軸與a軸重合時(shí)，所述切換模塊130輸出的電壓矢量為
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置，其特征在于，包括: 一監(jiān)控模塊，與雙饋異步電機(jī)相連，所述監(jiān)控模塊用于檢測(cè)所述雙饋異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子開路電壓； 一切換模塊，與所述監(jiān)控模塊相連，所述切換模塊用于當(dāng)所述監(jiān)控模塊檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓低于一第一閾值時(shí)，執(zhí)行切換命令，以使一PI電流調(diào)節(jié)器與一機(jī)側(cè)變流器相連；當(dāng)所述監(jiān)控模塊檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓大于一第一閾值時(shí)，執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器與所述機(jī)側(cè)變流器相連； 一第一解耦模塊，與所述雙饋異步電機(jī)相連，所述第一解耦模塊用于將所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流轉(zhuǎn)為二相交流電流； 一第一比較模塊，與所述第一解耦模塊相連，所述第一比較模塊用于將轉(zhuǎn)換后的二相交流電流與一參考電流相比較，以獲得一第一電流誤差信號(hào)； 所述PI電流調(diào)節(jié)器，與所述第一比較模塊相連，所述PI電流調(diào)節(jié)器用于根據(jù)第一電流誤差信號(hào)，對(duì)轉(zhuǎn)換后的二相交流電流進(jìn)行PI式調(diào)節(jié)，并輸出一第一控制信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變流器；所述機(jī)側(cè)變流器，與所述雙饋異步電機(jī)相連，所述機(jī)側(cè)變流器用于在獲得第一控制信號(hào)后，提供三相交流電流至所述雙饋異步電機(jī)，以及在獲得第二控制信號(hào)后，提供三相交流電流至所述雙饋異步電機(jī)； 一第二解耦模塊，用于將所述參考電流轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖既嚯娏鳎? 一第二比較模塊，與所述第二解耦模塊相連，所述第二比較模塊用于將所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流與所述參考三相電流相比較，以獲得一第二電流誤差信號(hào)； 所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器，與所述第二比較模塊相連，所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器用于根據(jù)第二電流誤差信號(hào)，對(duì)所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流的每一相進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輸出一第二控制信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變流器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一濾波模塊，所述濾波模塊分別與所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器和PI電流調(diào)節(jié)器相連，用于根據(jù)所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器所輸出的一門信號(hào)來(lái)輸出一低頻信號(hào)至PI電流調(diào)節(jié)器，以使PI電流調(diào)節(jié)器重新初始化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置，其特征在于，所述PI電流調(diào)節(jié)器包括一支持向量機(jī)，所述支持向量機(jī)用于根據(jù)第一電流誤差信號(hào)，通過(guò)線型歸類方法對(duì)轉(zhuǎn)換后的二相交流電流進(jìn)行PI式調(diào)節(jié)，以輸出一第一控制信號(hào)。
4.一種基于雙饋異步電機(jī)的故障控制方法，采用權(quán)利要求1所述的基于雙饋異步電機(jī)的故障控制裝置，其特征在于，包括以下步驟: (1)通過(guò)一監(jiān)控模塊來(lái)檢測(cè)所述雙饋異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子開路電壓； (2)當(dāng)所述監(jiān)控模塊檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓低于一第一閾值時(shí)，通過(guò)一切換模塊執(zhí)行切換命令，以使一 PI電流調(diào)節(jié)器與一機(jī)側(cè)變流器相連； (3)通過(guò)第一解耦模塊將所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流轉(zhuǎn)為二相交流電流； (4)通過(guò)第一比較模塊將轉(zhuǎn)換后的二相交流電流與一參考電流相比較，以獲得一第一電流誤差信號(hào)； (5)在獲得第一電流誤差信號(hào)之后，對(duì)轉(zhuǎn)換后的二相交流電流進(jìn)行PI式調(diào)節(jié)，并輸出一第一控制信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變流器；(6)在獲得第一控制信號(hào)后，通過(guò)機(jī)側(cè)變流器來(lái)提供三相交流電流至所述雙饋異步電機(jī)； (7)當(dāng)所述監(jiān)控模塊檢測(cè)到轉(zhuǎn)子開路電壓大于一第一閾值時(shí)，通過(guò)切換模塊執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器與所述機(jī)側(cè)變流器相連； (8)通過(guò)第二解耦模塊將所述參考電流轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖既嚯娏鳎? (9)通過(guò)第二比較模塊將所述雙饋異步電機(jī) 輸出的三相交流電流與所述參考三相電流相比較，以獲得一第二電流誤差信號(hào)； (10)在獲得第二電流誤差信號(hào)之后，通過(guò)雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器對(duì)所述雙饋異步電機(jī)輸出的三相交流電流的每一相進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輸出一第二控制信號(hào)至所述機(jī)側(cè)變流器； (11)在獲得第二控制信號(hào)后，通過(guò)機(jī)側(cè)變流器來(lái)提供三相交流電流至所述雙饋異步電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制方法，其特征在于，在步驟(11)之后，進(jìn)一步包括步驟:在所述雙滯環(huán)電流矢量調(diào)節(jié)器輸出的一門信號(hào)之后，通過(guò)濾波模塊輸出一低頻信號(hào)至PI電流調(diào)節(jié)器，以使PI電流調(diào)節(jié)器重新初始化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于雙饋異步電機(jī)的故障控制方法，其特征在于，所述PI電流調(diào)節(jié)器包括一支持向量機(jī)，所述故障控制方法在步驟(5)中進(jìn)一步包括:根據(jù)第一電流誤差信號(hào)，通過(guò)支持向量機(jī)并且以線型歸類方法對(duì)轉(zhuǎn)換后的二相交流電流進(jìn)行PI式調(diào)節(jié)，以輸出一第一控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02P9/00GK103904971SQ201410150867
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】裴澤陽(yáng), 王致杰, 肖浩, 陳麗娟, 蘇新霞, 朱慶華 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院