專利名稱：用于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變速機(jī)控制(variable speed machine control)中使用的功率電子轉(zhuǎn)換器，特別是風(fēng)渦輪(wind turbine)中使用的功率電子轉(zhuǎn)換器。更具體地，本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，具有用于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的功率電子轉(zhuǎn)換器，以允許可變速渦輪在電壓瞬變存在下持續(xù)工作，所述電壓瞬變發(fā)生在公用電網(wǎng)(utility grid)上。
背景技術(shù)：
大型(兆瓦特級)風(fēng)渦輪在世界各地正日益被用作公用的可再生能源。實(shí)現(xiàn)將來自風(fēng)渦輪葉片(blade)的機(jī)械功率有效轉(zhuǎn)換成供應(yīng)給公用電網(wǎng)的電能的一個途徑是使用與功率電子轉(zhuǎn)換器組合的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)。這種系統(tǒng)的工作已在許多出版物中得以描述，其中以下是有代表性的Pena等的“Doubly Fed Induction Generator Using Back-to-Back PWMConverters and Its Application to Variable Speed Wind-Energy Generation，”IEEE Proc.-Electr.Power Appl.143(3)231-241，1996年5月。
Rostoen等的“Doubly Fed Induction Generator in a Wind Turbine，”Norwegian University of Science and Technology，2002(www.elkraft.ntnu.no/eno/Papers2002/Rostoen.pdf)。
Poitiers等的“Control of Doubly-Fed Induction Generator for WindEnergy Conversion Systems，”International Journal of Renewable EnergyEngineering Vol.3，No.2,2001年8月。
U.S.專利No.4,994,684，Lauw等的“Doubly Fed Generator VariableSpeed Generation Control System，”1991年2月19日。
有代表性的DFIG系統(tǒng)的主要部件是連接到公用電網(wǎng)的定子、連接到風(fēng)渦輪的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)子、通過滑環(huán)的轉(zhuǎn)子電連接、轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器、線側(cè)轉(zhuǎn)換器、連接所述兩個轉(zhuǎn)換器的DC鏈路以及用于所述轉(zhuǎn)換器的控制器。
雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)通常很好地適合于可變速風(fēng)渦輪工作，但電網(wǎng)電壓變化可引起問題。例如，應(yīng)用電網(wǎng)的瞬變狀況可發(fā)生短時間段如幾個循環(huán)內(nèi)，或較長時間段。常見的例子是電網(wǎng)電壓的下降(sag)和浪涌(surge)。以前的系統(tǒng)已考慮通過激活指令使DFIG系統(tǒng)下線、即使發(fā)電機(jī)從公用電網(wǎng)斷開連接來對這些不穩(wěn)定性起作用。此后當(dāng)公用電壓的質(zhì)量恢復(fù)時，發(fā)電機(jī)重啟動并且必要時在重連到電網(wǎng)之前調(diào)節(jié)輸出功率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種控制系統(tǒng)，其允許雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)“度過(ridethrough)”公用電網(wǎng)上的很多電壓瞬變，使得發(fā)電機(jī)不需要斷開連接以及隨后重啟動。這通過以下來實(shí)施感測電網(wǎng)瞬變并且當(dāng)檢測到預(yù)定的顯著變化時自動調(diào)節(jié)對應(yīng)于改變的線電壓的通量產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流。所述調(diào)節(jié)通過從控制器到轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器的指令信號動態(tài)進(jìn)行，以便調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流。在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)檢測到顯著的公用電壓變化時轉(zhuǎn)子電流的通量產(chǎn)生(Ird)和轉(zhuǎn)距產(chǎn)生(Irq)分量被調(diào)節(jié)。如果所述調(diào)節(jié)不足以恢復(fù)理想的平衡，如若瞬變對于太長時間段太大，轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器中的晶體管被關(guān)斷，這具有將轉(zhuǎn)子電流減小到最小水平的效果。如果關(guān)斷轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器晶體管不足以維持理想的平衡(如通過監(jiān)視DC鏈路電壓所檢測到的)，過壓撬杠保護(hù)電路(overvoltage crowbar protection circuit)被激勵以便迅速減小DC鏈路電壓直到獲得可接受的水平并返回控制。在很多實(shí)例中，借助于轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器和/或激活撬杠來控制轉(zhuǎn)子中的電流足以允許渦輪度過瞬變，并且當(dāng)公用電壓返回為正?；蚪咏９ぷ鳡顩r時系統(tǒng)自動返回以正常工作。


本發(fā)明的前述方面和許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合附圖參考以下詳細(xì)描述而變得更易于理解同時更好地得到理解，其中圖1是雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)的簡化圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的DFIG系統(tǒng)的更詳細(xì)的但仍是概括的圖，而圖2A(在具有圖1的附圖頁上)是放大的細(xì)節(jié)圖，示出根據(jù)本發(fā)明的修改的DFIG系統(tǒng)的一個方面。
圖3是用于圖2的DFIG的控制系統(tǒng)的框圖。
圖4是控制系統(tǒng)的第一方面的圖。
圖5是控制系統(tǒng)的第二方面的圖。
圖6是控制系統(tǒng)的第三方面的圖。
圖7是控制系統(tǒng)的第四方面的圖。
圖8是控制系統(tǒng)的第五方面的圖。
圖9是控制系統(tǒng)的第六方面的圖。
圖10是控制系統(tǒng)的第七方面的圖。
圖11是控制系統(tǒng)的第八方面的圖。
圖12是控制系統(tǒng)的第九方面的圖。
圖13是控制系統(tǒng)的另一方面的流程圖。
具體實(shí)施例方式
一般操作雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的簡化圖在圖1中示出。公用電網(wǎng)10給發(fā)電機(jī)定子的繞組12(被表示為外圓)提供能量。典型地所述電網(wǎng)供應(yīng)三相交流電。所供應(yīng)的線電壓可被指定為VLine或VL而所供應(yīng)的線電流被指定為ILine或IL。三相參數(shù)可被指定為相到相電壓VLab、VLbc、VLca；相電流ILa、ILb、ILc。定子電壓可被指定為Vs，定子電流Is，以及三相參數(shù)相到相電壓Vsab、Vsbc、Vsca；相電流Isa、Isb、Isc。
在轉(zhuǎn)子側(cè)，風(fēng)驅(qū)動葉片組件14驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸16，如通過齒輪箱18。這產(chǎn)生轉(zhuǎn)動DFIG轉(zhuǎn)子20(被表示為內(nèi)圓)的機(jī)械力。轉(zhuǎn)子電連接通過滑環(huán)。轉(zhuǎn)子電壓可表示為Vr，而轉(zhuǎn)子電流為Ir；其中三相參數(shù)指定為Vrab、Vrbc、Vrca；Ira、Irb、Irc。
除了激發(fā)定子繞組，來自公用電網(wǎng)的三相功率被連接到AC/DC電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器22。電路斷路器(circuit breaker)21可提供在電網(wǎng)和到定子12的連接以及電網(wǎng)或線側(cè)轉(zhuǎn)換器22之間。在所述附圖的另一側(cè)，來自轉(zhuǎn)子繞組的交流被供應(yīng)到AC/DC轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器24。兩個功率轉(zhuǎn)換器22和24通過DC總線26連接。
為了顧及風(fēng)渦輪的有效工作，轉(zhuǎn)子軸以變化的頻率旋轉(zhuǎn)。在常規(guī)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)晶體管，所述開關(guān)晶體管在正常工作條件下通過可變的頻率范圍調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流并因此調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)距。在發(fā)電機(jī)端子的無功功率亦可由轉(zhuǎn)子電流控制。公用功率中的嚴(yán)重不穩(wěn)定性可通過激活電路斷路器21以將DFIG從電網(wǎng)斷開連接來處理。這需要在DFIG被重新連接之前的重啟動過程。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)的更詳細(xì)但仍是概括的圖。參考圖2的左上部，來自電網(wǎng)10的公用電壓通過變壓器28和電路斷路器30而供應(yīng)到系統(tǒng)。功率的電壓和電流分量通過常規(guī)接觸器32而直接供應(yīng)到定子。
公用功率通過常規(guī)線接觸器36和線濾波器38而供應(yīng)到功率級(powerstage)34(包括電網(wǎng)或線側(cè)轉(zhuǎn)換器22和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器24)。線和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器22和24通過公共DC總線26連接。
風(fēng)驅(qū)動葉片組件14驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸16，如通過齒輪箱18和耦合19。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器通過滑環(huán)組件與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電路連接。通過使用纏繞式轉(zhuǎn)子(wound rotor)發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器不必處理系統(tǒng)的滿功率，這減小了大小以及因此的轉(zhuǎn)換器的成本，并提高了系統(tǒng)的效率。由虛線41表示的轉(zhuǎn)速計(jì)編碼器用于測量DFIG轉(zhuǎn)子的位置和頻率。
在所示出的實(shí)施例中轉(zhuǎn)換器22和24的每個使用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，但在其它實(shí)施中可使用其它開關(guān)裝置如SCR或MOSFET。在所示出的實(shí)施例中，提供了三相功率。在每個轉(zhuǎn)換器中六個晶體管(相A、B、C的每個兩個)由on/off選通信號(A+，A-；B+，B-；以及C+，C-)來控制。通過轉(zhuǎn)子繞組的電流通過轉(zhuǎn)子濾波器40。撬杠42利用了開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置通過阻抗將三相轉(zhuǎn)子功率導(dǎo)體連接到一起，所述阻抗可以是電感和/或電阻。撬杠可被連接在圖2所示的位置，但可替換地可連接在DC鏈路26上，如圖2A所表示的(在具有圖1的附圖頁上)。
控制器28監(jiān)視許多系統(tǒng)變量的信號并控制線和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器22和24以及撬杠電路42的工作。如圖2所示，這些變量包括DC總線26上的電壓(VDC)；三相的每個的公用線電流(ILine，即ILa、ILb、ILc)；公用線電壓(VLine，即VLab、VLbc、VLca)；定子電流(IStatorIsa、Isb、Isc)；轉(zhuǎn)子電流(IRotorIra、Irb、Irc)；轉(zhuǎn)速計(jì)編碼器信號(從其中可導(dǎo)出轉(zhuǎn)子的速度、方向和位置-由線41表示)；如常規(guī)確定的理想無功功率(reactive power)(VAR CMD)和轉(zhuǎn)距(TORQ_CMD)的基準(zhǔn)值(典型地來自總風(fēng)渦輪控制器)。
基于所監(jiān)視的變量，控制器28實(shí)施線和轉(zhuǎn)子控制算法以便通過由電流調(diào)節(jié)器供應(yīng)IGBT開關(guān)信號(這種信號由用于定子轉(zhuǎn)換器22的線46和用于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器24的線48來表示)來控制轉(zhuǎn)換器22和24的工作?？刂破鬟€產(chǎn)生用于操作撬杠電路42(如由線50所表示的)、線接觸器36(如由線52所表示的)以及定子接觸器32(如由線54所表示的)的控制信號。
采用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的兆瓦特級風(fēng)渦輪的兩個最重要方面是精確控制轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)距以及提供高功率質(zhì)量給公用電網(wǎng)的能力。兩個特征都通過到轉(zhuǎn)子和線側(cè)轉(zhuǎn)換器的指令/開關(guān)信號來實(shí)現(xiàn)。以低于發(fā)電機(jī)的同步速度的轉(zhuǎn)子速度，功率流入到DC鏈路和轉(zhuǎn)子中。在同步速度以上，功率從轉(zhuǎn)子和DC鏈路流出到公用電網(wǎng)。在已知系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子電流被設(shè)置以實(shí)現(xiàn)理想水平的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)距(TORQ CMD)和到或來自電網(wǎng)的無功功率(VAR CMD)。
控制器算法中的轉(zhuǎn)子電流控制信號可被指定為IRD_CMD(用于轉(zhuǎn)子電流的通量產(chǎn)生分量的指令信號)和IRQ_CMD(用于轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)距產(chǎn)生分量的指令信號)。在本發(fā)明的一個方面，是這些指令信號被調(diào)節(jié)以允許在公用電壓瞬變期間度過。執(zhí)行度過算法以便升高(step up)或斜降(ramp down)IRD和IRQ指令信號并由此基于電網(wǎng)上的瞬變來控制轉(zhuǎn)子電流。
IRD_CMD和IRQ_CMD度過調(diào)節(jié)導(dǎo)致對轉(zhuǎn)子電流的對應(yīng)調(diào)節(jié)，并且僅在瞬變期間發(fā)生。如果瞬變的大小太大或周期太長，所述調(diào)節(jié)可能不足以使系統(tǒng)達(dá)到平衡，并且DC鏈路電壓將攀升。根據(jù)本發(fā)明，如果DC鏈路電壓達(dá)到高于額定值如10％的預(yù)定量，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器中的晶體管被關(guān)斷以使轉(zhuǎn)子電流最小，并且如果DC鏈路電壓顯著升高更多，如到額定值以上20％，則撬杠電路被激勵。當(dāng)DC鏈路電壓返回到非常接近于額定時，轉(zhuǎn)子控制轉(zhuǎn)換器被重使能且撬杠電路被關(guān)斷，并且系統(tǒng)返回以正常工作。
線轉(zhuǎn)換器電流量值被調(diào)節(jié)以使得適當(dāng)量的功率流入或流出線側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器之間的DC鏈路，以便將所調(diào)節(jié)的DC鏈路的電壓水平保持在預(yù)定限制內(nèi)。
1.5兆瓦特風(fēng)渦輪電網(wǎng)的系統(tǒng)實(shí)施圖3-13以及以下的討論描述了用于具有575VLINE連接的采用DFIG系統(tǒng)的1.5兆瓦特風(fēng)渦輪的本發(fā)明的實(shí)施。該實(shí)施被設(shè)計(jì)以響應(yīng)于DFIG系統(tǒng)所連接的公用電網(wǎng)上的擾亂。這種擾亂包括平衡和未平衡的錯誤二者，其中在瞬變期間電網(wǎng)電壓將顯著失真。為實(shí)現(xiàn)這些目的，本實(shí)施以從比毫秒時間標(biāo)架(frame)快到幾秒的動態(tài)響應(yīng)為特征。圖3示出控制功能的概要，其中有輸入VLine、IStator、ILine、VDC、轉(zhuǎn)速計(jì)編碼器信號、VAR_CMD以及TORQ_CMD。如以下所述，圖4-13提供另外的細(xì)節(jié)。本發(fā)明中特別感興趣的是sag_ramp調(diào)節(jié)，其導(dǎo)致改變通量和轉(zhuǎn)距產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流指令信號(IRD_CMD和IRQ_CMD)，以及，如果必要，導(dǎo)致關(guān)斷轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器的開關(guān)(“開關(guān)阻塞”或“BLKR_CMD”)和激活撬杠的指令信號(CB_CMD)。
參考圖3的框60，為了AC線(電網(wǎng))輸入處理，在線電壓的所有相位上單個一階低通濾波器被用在A/D轉(zhuǎn)換器的前面。在AC電流反饋上沒有顯著模擬濾波。通過控制軟件的線電壓處理包括以下步驟1.在靜止基準(zhǔn)標(biāo)架(reference frame)上將Vab、Vbc、Vca轉(zhuǎn)換為d、q(所述d、q為ac，其中q領(lǐng)先d)；2.將d、q電壓低通濾波(二階)為df、qf經(jīng)濾波信號；3.確定alpha、beta分量的量值-以伏特表示的線到中間(line-to-neutral)的峰值的量值-以及相位補(bǔ)償以獲取alpha、beta分量，使得這些與模擬濾波之前的實(shí)際ac電壓排在一起；4.計(jì)算AC電壓量值；以及5.計(jì)算與實(shí)際ac電壓同相并具有單位峰量值(unity crest magnitude)的歸一化的ac電壓。
這些處理步驟通過表1的算法限定。
表11.從定子靜止3相標(biāo)架到2相標(biāo)架的變換sys.vd＝sys.vs_ab-0.5*(sys.vs_bc+sys.vs_ca)；(V)sys.vq＝sqrt(3)*0.5*(sys.vs_bc-sys.vs_ca)；(V)注意sys.vd與線到線電壓vs_ab同相，而sys.vq領(lǐng)先sys.vd 90度。sys.vd和sys.vq二者都是線到線電壓振幅的1.5倍。
2.二階數(shù)字LP濾波器(更新速率＝4800Hz)B0＝0.0081512319/0.9；B1＝0.016302464/0.9；A1＝1.6388633；A2＝-0.67146823；sys.vdf＝B0*(sys.vd+sys.vdnm1)+B1*sys.vdn+A1*sys.vdfn+A2*sys.vdfnm1；sys.vqf＝B0*(sys.vq+sys.vqnm1)+B1*sys.vqn+A1*sys.vqfn+A2*sys.vqfnm1；B0＝0.0081512319/0.9；B1＝0.016302464/0.9；A1＝1.6388633；A2＝-0.67146823；sys.vdnm1＝sys.vdn；sys.vdn＝sys.vd；sys.vdfm1＝sys.vdfn；sys.vdfn＝sys.vdf；sys.vqnm1＝sys.vqn；sys.vqn＝sys.vq；sys.vqfm1＝sys.vqfn；sys.vqfn＝sys.vqf；3.alpha、beta量值和相位補(bǔ)償(-23度)v_alpha＝sys.vdf*cos(sys.theta_comp)+sys.vqf*sin(sys.theta_comp)；v_beta＝sys.vdf*sin(sys.theta_comp)+sys.vqf*cos(sys.theta_comp)；sys.theta_comp＝-(23/180*π)；注意在該實(shí)施中(-23度)補(bǔ)償由硬件濾波器和數(shù)字濾波器以及從線-線到線-中間的變換所引入的角變化；v_alpha被旋轉(zhuǎn)以與線到中間電壓van同相，v-beta領(lǐng)先v_alpha 90度(它們的振幅保持1.5倍于線到線電壓)。
4.AC電壓量值sys.v_peak＝2.0/3.0*sqrt(v_alpha*v_alpha+v_beta*v_beta)；注意sys.v_peak是線到線電壓的振幅；其顯示為圖3中的VS-PEAK。
5.歸一化電壓
sys.line_norm_a＝(2.0/3.0)*v_alpha/sys.v_peak；sys.line_norm_c＝((-1.0/3.0)*v_alpha-(sqrt(3)/3)*v_beta)/sys.v_peak；sys.line_norm_b＝-[sys.line_norm_a-[sys.line_norm_c]注意sys.line_norm_a與相線到中間電壓Van同相；sys.line-norm_c與相電壓Vcn同相；sys.line_norm_b與相電壓Vbn同相；所有的都具有統(tǒng)一的振幅；這在圖3中顯示為VS-NORM。
如圖3的框61所表示的，AC線電壓(VLINE)、所測量的定子電流(ISTATOR)以及所測量的線電流(ILINE)被用于計(jì)算有功和無功功率。在DFIG系統(tǒng)實(shí)施中，線電流和定子電流利用來自線電壓處理的角而被變換為靜止的D、Q基準(zhǔn)標(biāo)架。這些與先于數(shù)字濾波所感測的線電壓一起使用，以計(jì)算有功和無功功率。定子及線逆變器(line inverter)電流和電壓從靜止三相標(biāo)架到兩相標(biāo)架的變換在表2中給出。
表2is_alpha＝(3.0/2.0)*sys.is_a；is_beta＝sqrt(3)/2*(sys.is_b-sys.is_c)；line_i_alpha＝(3.0/2.0)*sys.line_ia；line_i_beta＝sqrt(3)/2*(sys.line_ib-sys.line_ic)；vs_x＝sys.vs_ab+(1.0/2.0)*sys.vs_bc；vs_y＝sqrt(3)/2.0*sys.vs_bc；vmag＝sqrt(vs_x*vs_x+vs_y*vs_y)；psi＝atan(vs_y，vs_x)；在此，所使用的所有感測值在數(shù)字濾波器之前；并且vs_x與相電壓van同相，且vs_y領(lǐng)先vs_x 90度，所有vs_x、vs_y和vmag的量值是相電壓的1.5倍；注意i_alpha和i_beta是相電流量值的1.5倍；
isd＝cos(psi+sys.vs_filter)*is_alpha+sin(psi+sys.vs_filter)*is_beta；isq＝-sin(psi+sys.vs_filter)*is_alpha+cos(psi+sys.vs_filter)*is_beta；其中sys.vs_filter是電壓感測模擬濾波器的相位補(bǔ)償；s_kw＝isd*vmag*(2.0/3.0)*0.001；s_kvar＝-1.0*isq*vmag*(2.0/3.0)*0.001；其中isd是利用磁場旋轉(zhuǎn)的標(biāo)架中的有功功率(real power)電流分量，而isq是無功功率電流分量；并且s_kw是以kW表示的定子有功功率，而s_kvar是以kVar表示的定子無功功率。
參考圖3的來自框61的線62，總感測功率(P-TOTAL-SENSED)；和總感測無功功率(VAR-TOTAL-SENSED)在常規(guī)上是根據(jù)作為總電流的線和定子電流之和以及所測線電壓來計(jì)算的。
根據(jù)本發(fā)明，為了閉合轉(zhuǎn)矩控制，根據(jù)所感測的瞬時定子有功功率而不是rms電流和電壓值來計(jì)算反饋。轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所測定子功率來估計(jì)的，假設(shè)線頻率是額定的(即60Hz)。見表3。
表3sys.torq_sensed(在圖3中稱為TORQ-TOTAL)＝1000.0*s_kw*(POLE_PARIS/(2.0*pi*LINE_FREQUENCY))；其中POLE_PARIS＝3.0(對于六極發(fā)電機(jī))；對于美國，LINE_FREQUENCY＝60.0，而對于歐洲為50.0；所感測的轉(zhuǎn)矩的單位是牛頓-米，并且s_kw的單位是定子千瓦。
參照圖3的框63，圖4和5說明用于初級轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)器(primary rotorregulator)的算法，圖4適用于通過轉(zhuǎn)子電流的通量產(chǎn)生分量的控制(IRD_CMD)的VAR控制，而圖5適用于通過IRQ_CMD的轉(zhuǎn)矩控制。在這些圖中，“VS-PEAK”或“sys.v_peak”是所感測的線到線電壓的振幅(伏特)，“sys.ird_flux”以安培表示，并且“flux_mag”以伏特-秒或韋伯表示。表4適用于圖4而表5適用于圖5。
表4K_IRD＝0.4919，IRD_FLUX_MAX＝500(A)，IRD_FLUX_MIN＝275(A)，IRD_REF_MAX＝920A，IRD_REF_MIN＝-350A，VAR_KFF＝0.01*0.0，Var_ki＝0.00001*100.0，Var_kp＝0.001*200.0，VAR_INT_MAX＝725A，VAR_INT_MIN＝-325A，VAR_CTRL＝920A，VAR_CTRL_MIN＝-350A，sys.var_cmd_f以(kvar)表示，var_total_sensed以(kvar)表示0.1Hz LP濾波器sys.v_peak_f[k]＝Y(jié)_TENTH_HZ*sys.v_peak_f[k-1]+(1.0-Y_TENTH_HZ)*sys.v_peak[k]；Y_TENTH_HZ＝0.999869108，采樣頻率＝4800Hz.
表5
sys.torq_cmd_f[k]＝Y(jié)_00Hz*sys.torq_cmd_f[k-1]+(1.0-Y_200HZ)*sys.torq_cmd[k]；Y_200HZ＝0.769665412，采樣頻率＝4800HzTORQ_ki＝0.00001*100.0，TORQ_kp＝0.001*150.0，Torq_INT_MAX＝1000(N-M)，Torq_INT_MIN＝-1000(N-M)，Torq_CTRL_MAX＝1000(N-M)，Torq_CTRL_MIN＝-1000(N-M)，K_IRQ＝0.152327，IRQ_MAX＝1500(A)，IRQ_MIN＝-1500(A)，MUTUAL_IND＝MAIN_IND*RATIO＝0.00456872(H)(N-M)中的sys.torq_cmd，(N-M)中的torquesensed，(A)中的sys.ird_flux圖4的總流程如下VS-PEAK通過數(shù)字低通濾波器(框70)并乘以一常數(shù)(框71)。其乘積在72限制在預(yù)定最大和最小值之間，并且該值sys.ird_flux被乘(框73)以如以下確定的調(diào)節(jié)SAG-RAMP值。經(jīng)調(diào)節(jié)的值與從向著圖4底部表示的算法確定的值相加。經(jīng)SAG-RAMP值調(diào)節(jié)(框75)的所需無功功率VAR CMD與實(shí)際的所感測無功功率相比較(相加塊76)，并且該差被施加于具有前饋77的比例和積分控制器。來自該處理的值在74相加，然后在78被限制在預(yù)定值之間并且乘以SAG-RAMP調(diào)節(jié)(79)。
用于計(jì)算IRQ_CMD(用于轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生分量的指令信號-sys.ird_cmd)的過程表示在圖5和表5中。TORQ_CMD信號被施加于數(shù)字濾波器80并乘以SAG-RAMP值(框81)。如向著圖5底部所表示的，所計(jì)算的實(shí)際轉(zhuǎn)矩被施加于比例和積分控制器82并與如上討論的經(jīng)調(diào)節(jié)的TORQ_CMD相加(83)。在框84，使用來自比例和積分控制器的值(乘以一基于發(fā)電機(jī)參數(shù)的常數(shù)-框85)作為分子以及乘以一常數(shù)(框86)的來自圖4的點(diǎn)A的值來確定商。該商(來自84)在87被限制并且在88被乘以SAG-RAMP調(diào)節(jié)值以獲得IRQ_CMD值。
圖6在所說明的實(shí)施例中是特別令人感興趣的，因?yàn)樗鼘儆谠谇穳核沧兪录陂g得以產(chǎn)生并施加于IRD_CMD和IRQ_CMD信號的增益函數(shù)。該增益在初級調(diào)節(jié)器中使用以減小公用電網(wǎng)瞬變期間的電流指令。表6說明用于圖6的參數(shù)。
表6SAG_VOLTAGE＝0.7*PEAK NORMAL_LINE-to_LINE_VOLTAGE＝0.70*575*sqrt(2)BACK_STEP＝1.00145DOWN_STEP＝0.9DOWN_LIMIT＝0.001UP_LIMIT＝1.1總的操作是要確定AC線(電網(wǎng))電壓的量值(由VMAG表示)是否已經(jīng)降至基準(zhǔn)電壓(“SAG_VOLTAGE”)以下。如果是這樣，則減小調(diào)節(jié)乘數(shù)(SAG-RAMP)并且只要所述變化存在就繼續(xù)減小至最小限制。如果所述變化返回達(dá)到平衡，則SAG-RAMP值斜變回到(ramp backto)一，使得沒有調(diào)節(jié)得以進(jìn)行。
更具體而言，如在90所示，基準(zhǔn)電壓(在一代表性實(shí)施例中，額定值的70％)與實(shí)際AC線電壓(vmag--見表2)相比較。其差如在91所示被限制。在92，該值以在93表示的數(shù)字循環(huán)頻率乘以上和下限之間的數(shù)，所述頻率可以是4800Hz。所述值被選擇成如果實(shí)際線電壓保持在額定值的所選百分比內(nèi)，則在94的結(jié)果(在95的除法之后)是一(“1”)，使得沒有調(diào)節(jié)得以進(jìn)行。所描述的實(shí)施等同地減小了轉(zhuǎn)子電流的通量產(chǎn)生和轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生分量兩者。在可替換的實(shí)施例中，用于所述分量之一的調(diào)節(jié)可以是不同的，以符合公用電網(wǎng)的要求。例如，在度過(ridethrough)期間，可能理想的是轉(zhuǎn)子電流的通量產(chǎn)生分量增加以提供無功功率給公用電網(wǎng)。
參照圖3的框63，轉(zhuǎn)子電流基準(zhǔn)值如表7所適用的圖7中所示而確定。
表7Y_1000HZ＝0.270090838，采樣頻率＝4800Hz(1)sys.vs_x＝-1.5*sys.line_norm_a；(2)sys.vs_y＝sqrt(3)*(0.5*sys.line_a+sys.line_norm_c)；(3)sys.vs_xx＝sys.vs_x_f*cos(sys.theta)+sys.vs_y_f*sin(sys.theta)；(4)sys.vs_yy＝-sys.vs_x_f*sin(sys.theta)+sys.vs_y_f*cos(sys.theta)；(5)sys.ir_xx_cmd＝cos(rho)*sys.ird_cmd-sin(rho))*sys.irq_cmd；(6)sys.ir_yy_cmd＝sin(rho)*sys.ird_cmd+cos(rho)*sys.irq_cmd；(7)sys.ir_a_cmd＝-(2.0/3.0)*sys.ir_xx_cmd_f；(8)sys.ir_c_cmd＝(1.0/3.0)*sys.ir_xx_cmd_f+(sqrt(3)/3.0)*sys.ir_yy_cmd_f；從圖7的左上開始，SYS.THETA是從轉(zhuǎn)速計(jì)編碼器計(jì)算的轉(zhuǎn)子位置。SYS.LINE_NORM值來自上表1的步驟5。三相到兩相轉(zhuǎn)換(框100)對應(yīng)于表7的行(1)和(2)。結(jié)果(例如sys.vx_x)被傳遞經(jīng)過低通濾波器102。坐標(biāo)變換(104)在表7的行(3)和(4)給出；其中根據(jù)框105的等式對結(jié)果起作用。該結(jié)果提供一個輸入給在106的加法器。給加法器的另一個輸入(SYS.ADV_ANGLE)根據(jù)圖8和表8來確定，從而提供對應(yīng)于實(shí)際轉(zhuǎn)子頻率和乘以一常數(shù)(K_ADV)的同步速度之間的差的數(shù)字值以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子電流調(diào)節(jié)器的響應(yīng)。
表8SYNC_SPEED_IN_RPM＝1200；K_ADV＝0.0005(弧度)；Y_60HZ＝0.924465250，采樣頻率＝4800Hz
從圖7的106繼續(xù)，相加值(RHO)在以框107表示的變換中與IRQ_CMD和IRD_CMD一起使用，其對應(yīng)于表7的行(5)和(6)。在濾波(框108)之后，有在表7的行(7)和(8)描述的2相到3相的轉(zhuǎn)換(框109)。這示出IROTORA-REF和IROTORC-REF值。IROTORB-REF確定如下IROTORB-RFF＝-[IROTORA-REF]-[IROTORC-REF]參照圖3的框65和框66，所感測的DC電壓(線側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器之間的鏈路電壓(link voltage))在A/D轉(zhuǎn)換之前在模擬側(cè)被濾波。圖9和表9示出用于DC電壓調(diào)節(jié)(框65)和66處的線電流基準(zhǔn)確定(ILINEA-REF等)兩者的算法。較多細(xì)節(jié)在圖9和表9中示出。
表9sys.debus_ref＝1050V；DCBUS_kp＝4.0(A/V)；DCBUS_ki＝1200(A/V/SEC)；更新率＝4800Hz；CAP_DCBUS＝8*8200/3＝21867(uF)；LINE_MAX_CURRENT＝sqrt(2)*566.0(A)；K_DA＝2*BURDEN_RESISTOR/5000(V/A)；線側(cè)逆變器的BURDEN_RESISTOR＝30.1歐姆從圖9的左邊開始，轉(zhuǎn)子側(cè)和線側(cè)轉(zhuǎn)換器之間的DC總線的額定電壓在110與實(shí)際感測的總線電壓相比較。其結(jié)果由數(shù)字比例和積分控制環(huán)路111處理以確定ILINE_CMD信號。這提供來自每相的電流的所需量值以維持所需總線電壓。這些值在112縮放以便于數(shù)模轉(zhuǎn)換。經(jīng)縮放的值被乘以如以上參照表1的步驟5所述而獲得的歸一化電壓。其結(jié)果是在圖3中在113表示的ILINE-REF值。
關(guān)于轉(zhuǎn)換器電流調(diào)節(jié)器，利用被用于設(shè)置占空度的3.06kHz三角波載波(圖10中的LINE-TRI)來調(diào)制線轉(zhuǎn)換器。選通邏輯由圖10中示出的傳遞函數(shù)來確定。I_LINEA_REF如以上參照圖9所示而確定，而I_LINEA是實(shí)際感測值。在120進(jìn)行比較，在121濾波，并且施加給比較器122以獲得選通信號。對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器，在圖11，調(diào)制利用了被用于設(shè)置占空度的2.04kHz三角波載波(圖11中至130的ROTO-TRI)。I_ROTOA_REF如以上參照圖7所給出的而確定，而I_ROTOA是實(shí)際的感測值。圖10和11示出用于一相(A)的傳遞函數(shù)，但相同的函數(shù)被用于其它兩相的每個。
圖12說明了算法，用于在顯著瞬變期間轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器開關(guān)裝置的控制，以及用于可能較大的瞬變的撬杠(crowbar)激勵。一般而言，當(dāng)鏈路電壓VDC(亦稱為SYS.DCBUS_V)上升至預(yù)定限制以上，如額定值以上大約10％時，在轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器的選通將停止。如果DC鏈路電壓達(dá)到更高的限制，如額定值以上大約20％，則撬杠被激活。用于圖12的值在表12中給出。
表12V_CROWBAR_ON＝1250V；V_CROWBAR_OFF＝1055V；V_ROTOR_OFF＝1150V；V_ROTOR_BACK＝1055V；NORMAL_V_DCBUS＝1050V圖12中的比較器140的工作是當(dāng)所感測的總線電壓(SYS.DCBUSV)在預(yù)定限制(在代表性實(shí)施例中為1150伏)以上時，施加“高”信號以關(guān)斷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換器晶體管；并且如果系統(tǒng)校正足以使DC總線電壓返回到代表性實(shí)施例中的預(yù)定較低電平(V_ROTOR_BACK＝1055V)，則通過比較器141重新開始正常工作。類似地，如果DC總線電壓增加至代表性實(shí)施例中的基準(zhǔn)值(V_CROWBAR_ON＝1250V)以上，則比較器142控制撬杠的激活；并且如果系統(tǒng)校正到代表性實(shí)施例中的足夠低的電壓(V_CROWBAR_OFF＝1050V)，則通過比較器143關(guān)斷撬杠。
不同的轉(zhuǎn)子和撬杠接通和關(guān)斷電壓提供了所需的磁滯(hysterisis)量。另外，如在圖13中所示，系統(tǒng)邏輯可在激活校正措施之前提供預(yù)定延遲。表13適用于圖13。
表13DIP_LIMIT＝0.7*575*sqrt(2)＝375(V)；RECOVER_TIME＝40/4＝10；RECOVER_LIMIT＝500(V)；DIP_CONFIRM_NUMBER＝3；以4800Hz的速率來操作。
從圖13的頂部開始，“SYS.SAG”旗標(biāo)在正常工作期間設(shè)置為“假(false)”，表示沒有顯著的欠壓事件正發(fā)生在公用電網(wǎng)中。在框151，決定電網(wǎng)電壓是否已經(jīng)下跌到預(yù)定限制，如額定值70％以下。如果不是，不采取動作，并且邏輯再循環(huán)到初始框150。如果AC電網(wǎng)電壓的量值的測量值在DIP_LIMIT值以下，則向下計(jì)數(shù)器52觸發(fā)，并且在框153評價計(jì)數(shù)器是否已經(jīng)達(dá)到零。在代表性實(shí)施例中，計(jì)數(shù)器152從3開始并且向下計(jì)數(shù)到0(即，三、然后二、然后一、然后零)，假定VMAG值已經(jīng)繼續(xù)到基準(zhǔn)值以下。再循環(huán)頻率是4800Hz，因此這將對應(yīng)于超過3除以4,800或1/1600秒的電壓下降或下跌。
在該點(diǎn)，SYS.SAG旗標(biāo)設(shè)置為真(true)(框154)，并且系統(tǒng)評價VMAG值對于預(yù)定數(shù)量的循環(huán)是否已經(jīng)恢復(fù)，類似于以上所述的過程。在恢復(fù)的情況下，計(jì)數(shù)從10開始并且針對已經(jīng)符合恢復(fù)限制的每個循環(huán)而減小(框155、156、157、158)，最后如果對于十個4800Hz決定循環(huán)已經(jīng)超過了恢復(fù)電壓，則導(dǎo)致將SYS.SAG重置為假。
用于過壓事件(電網(wǎng)浪涌)的邏輯在某種程度上不同。參照圖4，當(dāng)高電壓被測量時實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子電流中的某種適中的增加，但沒有參照SAG調(diào)節(jié)所描述的類型的“斜變”。然而，涉及監(jiān)視DC總線電壓的圖12的邏輯仍然適用。這樣，如果浪涌足以提升DC鏈路電壓，則以與針對欠壓事件相同的針對過壓事件的電壓來采取校正措施，并且亦以相同電壓實(shí)現(xiàn)恢復(fù)。
盡管已示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將理解可在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)在其中做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)的方法，這種DFIG系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)，附有由電網(wǎng)來供能的定子，所述電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的驅(qū)動轉(zhuǎn)子；電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器；電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC鏈路；控制器，將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制來自所述DFIG系統(tǒng)的無功功率及轉(zhuǎn)矩。所述方法包括提供來自所述控制器的轉(zhuǎn)子電流指令信號；對于自額定的瞬變，監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓；如果大于第一預(yù)定瞬變的瞬變發(fā)生，調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以允許所述DFIG系統(tǒng)繼續(xù)工作而不將所述DFIG從所述電網(wǎng)斷開連接。
2.如權(quán)利要求1的方法，包括如果大于第二預(yù)定瞬變(不同于所述第一預(yù)定瞬變)的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，自動將所述轉(zhuǎn)子電流減少到最小值。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器具有開關(guān)晶體管，并且包括如果大于所述第二預(yù)定瞬變的瞬變發(fā)生，關(guān)斷所述開關(guān)晶體管以將轉(zhuǎn)子電流減少到最小水平。
4.如權(quán)利要求2或3的方法，包括如果大于第三預(yù)定瞬變(不同于所述第一和第二預(yù)定瞬變二者)的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，激活撬杠以減少所述DC鏈路的電壓。
5.如權(quán)利要求1的方法，包括對于自額定的電壓降落，監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓；以及如果大于第一預(yù)定降落的電壓降落發(fā)生，調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩和無功功率，由此所述DFIG系統(tǒng)度過所述瞬變。
6.如權(quán)利要求1或5的方法，其中所述轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生分量被調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求1或5的方法，其中所述轉(zhuǎn)子電流的通量產(chǎn)生分量被調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求1或5的方法，其中所述轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生和通量產(chǎn)生分量二者被調(diào)節(jié)。
9.如權(quán)利要求1或5的方法，其中所述轉(zhuǎn)子電流在所述瞬變期間被逐漸增加。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中所述轉(zhuǎn)子電流跟隨所述瞬變被逐漸增加。
11.如權(quán)利要求1的方法，包括如果大于第二預(yù)定瞬變(不同于所述第一預(yù)定瞬變)的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，自動激活撬杠以減少所述DC鏈路的電壓。
12.如權(quán)利要求11的方法，包括對于大于所述第二預(yù)定瞬變的瞬變，通過監(jiān)視所述DC鏈路的電壓來監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓。
13.一種控制雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)的方法，這種DFIG系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)，附有由電網(wǎng)來供能的定子，所述電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的驅(qū)動轉(zhuǎn)子；電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器；電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC鏈路；控制器，將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制來自所述DFIG系統(tǒng)的無功功率及轉(zhuǎn)矩。所述方法包括對于自額定的瞬變，監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓；如果大于預(yù)定瞬變的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，激活撬杠以減少連接所述轉(zhuǎn)換器的所述DC鏈路的電壓，而不將所述DFIG系統(tǒng)從所述電網(wǎng)斷開連接。
14.如權(quán)利要求13的方法，包括對于大于所述預(yù)定瞬變的瞬變，通過監(jiān)視所述DC鏈路的電壓來監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓；以及如果所述DC鏈路的電壓增加到高于預(yù)定電壓，激活所述撬杠，而不將所述DFIG系統(tǒng)從所述電網(wǎng)斷開連接。
15.一種控制DFIG系統(tǒng)的方法，這種DFIG系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)，具有由AC公用電網(wǎng)來供能的定子，所述AC公用電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的可變速風(fēng)驅(qū)動轉(zhuǎn)子；在AC側(cè)電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器；在AC側(cè)電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC側(cè)的DC鏈路；控制器，將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制其開關(guān)晶體管工作。所述方法包括計(jì)算轉(zhuǎn)子電流指令信號以控制所述轉(zhuǎn)換器開關(guān)晶體管來維持所需的轉(zhuǎn)子電流；對于自額定的瞬變，監(jiān)視所述公用電網(wǎng)的電壓；如果大于第一預(yù)定瞬變的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以減少轉(zhuǎn)子電流并由此減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩及無功功率以允許所述轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動而不將所述DFIG系統(tǒng)從所述電網(wǎng)斷開連接，由此所述DFIG系統(tǒng)度過所述瞬變；以及跟隨所述瞬變，返回所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以便如所述電網(wǎng)瞬變發(fā)生前工作。
16.如權(quán)利要求15的方法，包括在所述瞬變期間逐漸減少所述轉(zhuǎn)子電流。
17.如權(quán)利要求15的方法，包括如果大于所述第一預(yù)定瞬變的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，自動關(guān)斷所述轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器以將轉(zhuǎn)子電流減少到最小。
18.如權(quán)利要求17的方法，包括如果大于第二預(yù)定瞬變(不同于所述第一預(yù)定瞬變)的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，自動激活撬杠以減少所述DC鏈路的電壓。
19.如權(quán)利要求18的方法，包括對于大于所述第二預(yù)定瞬變的瞬變，通過監(jiān)視所述DC鏈路的電壓，監(jiān)視所述公用電網(wǎng)的電壓。
20.一種用于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)的控制器，這種DFIG系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)，具有由電網(wǎng)來供能的定子，所述電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的驅(qū)動轉(zhuǎn)子；電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器；電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC鏈路；所述控制器，包括用于將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制來自所述DFIG系統(tǒng)的無功功率及轉(zhuǎn)矩的裝置。所述控制器進(jìn)一步包括用于提供來自所述控制器的轉(zhuǎn)子電流指令信號的裝置；用于對于自額定的瞬變來監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓的裝置；以及裝置，如果大于第一預(yù)定瞬變的瞬變發(fā)生，用于調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以允許所述DFIG系統(tǒng)繼續(xù)工作而不將所述DFIG系統(tǒng)從所述電網(wǎng)斷開連接。
21.一種用于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)的控制器，這種DFIG系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)，具有由電網(wǎng)來供能的定子，所述電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的驅(qū)動轉(zhuǎn)子；電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器；電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC鏈路；所述控制器，包括用于將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制來自所述DFIG系統(tǒng)的無功功率及轉(zhuǎn)矩的裝置。所述控制器進(jìn)一步包括用于對于自額定的瞬變來監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓的裝置；以及裝置，如果大于預(yù)定瞬變的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，用于激活撬杠以減少連接所述轉(zhuǎn)換器的所述DC鏈路的電壓，而不將所述DFIG系統(tǒng)從所述電網(wǎng)斷開連接。
22.一種用于DFIG系統(tǒng)的控制器，這種DFIG系統(tǒng)具有發(fā)電機(jī)，具有由AC公用電網(wǎng)來供能的定子，所述AC公用電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的可變速風(fēng)驅(qū)動轉(zhuǎn)子；在AC側(cè)電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器；在AC側(cè)電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC側(cè)的DC鏈路；所述控制器，包括用于將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制其開關(guān)晶體管工作的裝置。所述控制器進(jìn)一步包括裝置，用于計(jì)算轉(zhuǎn)子電流指令信號以控制所述轉(zhuǎn)換器開關(guān)晶體管來維持所需的轉(zhuǎn)子電流；裝置，用于對于自額定的瞬變來監(jiān)視所述公用電網(wǎng)的電壓；裝置，如果大于第一預(yù)定瞬變的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，用于調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以減少轉(zhuǎn)子電流并由此減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩及無功功率以允許所述轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動而不將所述DFIG系統(tǒng)從所述電網(wǎng)斷開連接，由此所述DFIG系統(tǒng)度過所述瞬變；以及裝置，用于跟隨所述瞬變而返回所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以便如所述電網(wǎng)瞬變發(fā)生前工作。
23.一種雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)，具有由電網(wǎng)來供能的定子，所述電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的驅(qū)動轉(zhuǎn)子；電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器；電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC鏈路；控制器，將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制來自所述DFIG系統(tǒng)的無功功率及轉(zhuǎn)矩；用于提供來自所述控制器的轉(zhuǎn)子電流指令信號的裝置；用于對于自額定的瞬變來監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓的裝置；以及裝置，如果大于第一預(yù)定瞬變的瞬變發(fā)生，用于調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以允許所述DFIG系統(tǒng)繼續(xù)工作而不將所述DFIG系統(tǒng)從所述電網(wǎng)斷開連接。
24.一種雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)，具有由電網(wǎng)來供能的定子，所述電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的驅(qū)動轉(zhuǎn)子；電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器；電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC鏈路；控制器，將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制來自所述DFIG系統(tǒng)的無功功率及轉(zhuǎn)矩；用于對于自額定的瞬變來監(jiān)視所述電網(wǎng)的電壓的裝置；撬杠，被構(gòu)造并設(shè)置為減少所述DC鏈路的電壓；以及裝置，如果大于預(yù)定瞬變的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，用于激活撬杠以減少連接所述轉(zhuǎn)換器的所述DC鏈路的電壓。
25.一種DFIG系統(tǒng)，包括；發(fā)電機(jī)，具有由AC公用電網(wǎng)來供能的定子，所述AC公用電網(wǎng)具有有額定值的電壓；與所述定子耦合的可變速風(fēng)驅(qū)動轉(zhuǎn)子；在AC側(cè)電連接到所述電網(wǎng)的電網(wǎng)側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器；在AC側(cè)電連接到所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子側(cè)AC-DC轉(zhuǎn)換器；連接所述轉(zhuǎn)換器的DC側(cè)的DC鏈路；控制器，將控制信號供給所述轉(zhuǎn)換器以便控制其開關(guān)晶體管工作；裝置，用于計(jì)算轉(zhuǎn)子電流指令信號以控制所述轉(zhuǎn)換器開關(guān)晶體管來維持所需的轉(zhuǎn)子電流；裝置，用于對于自額定的瞬變來監(jiān)視所述公用電網(wǎng)的電壓；裝置，如果大于第一預(yù)定瞬變的電網(wǎng)瞬變發(fā)生，用于調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以減少轉(zhuǎn)子電流并由此減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩及無功功率以允許所述轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動而不將所述DFIG系統(tǒng)從所述電網(wǎng)斷開連接，由此所述DFIG系統(tǒng)度過所述瞬變；以及裝置，用于跟隨所述瞬變而返回所述轉(zhuǎn)子電流指令信號以便如所述電網(wǎng)瞬變發(fā)生前工作。
全文摘要
一種用于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(12，20)的控制器(28)，當(dāng)發(fā)生公用電網(wǎng)(10)上的電壓瞬變時調(diào)節(jié)到轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(24)和線側(cè)轉(zhuǎn)換器(22)的控制信號，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流，使得雙饋公用發(fā)電機(jī)可度過所述瞬變。當(dāng)電網(wǎng)(10)上發(fā)生顯著的電壓瞬變時，所述控制器亦可關(guān)斷轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)換器(24)的晶體管以減小轉(zhuǎn)子電流和/或激活撬杠(42)以減小連接轉(zhuǎn)換器(22，24)的DC鏈路(26)的電壓。這允許DFIG系統(tǒng)繼續(xù)工作而無需從電網(wǎng)斷開。
文檔編號H02P11/00GK1784823SQ200480011924
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月2日
發(fā)明者雷蒙德·M·胡德松 申請人:克桑特雷克斯技術(shù)有限公司