專利名稱：一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其并網(wǎng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其并網(wǎng)控制方法，屬 于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景能源問(wèn)題是當(dāng)今世界的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。在煤炭、石油、天然氣等傳 統(tǒng)能源面臨枯竭的今天，對(duì)于可再生能源的開發(fā)和利用就變得尤為重要。 風(fēng)能作為一種具有大規(guī)模開發(fā)利用前景的可再生無(wú)污染的新能源，自然 成為了研究的熱點(diǎn)。我國(guó)是一個(gè)風(fēng)能資源豐富的國(guó)家，目前已探明的可利用風(fēng)能儲(chǔ)量約為253GW，大致與2000年底我國(guó)總發(fā)電裝機(jī)容量相當(dāng)。 因此，對(duì)風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的研究和開發(fā)對(duì)我國(guó)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。目前，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要分為恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和變速恒頻 風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)兩大類。恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般使用同步電機(jī)或者 鼠籠式異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)，通過(guò)定槳距失速控制的風(fēng)輪機(jī)使發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值繼而保證發(fā)電機(jī)端輸出電壓的頻率和幅值的恒 定，其運(yùn)行范圍比較窄，只能在一定風(fēng)速下捕獲風(fēng)能，發(fā)電效率較低。 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般采用永磁同步電機(jī)或者雙饋電機(jī)作為發(fā)電 機(jī)，通過(guò)變槳距控制風(fēng)輪使整個(gè)系統(tǒng)在很大的速度范圍內(nèi)按照最佳的效 率運(yùn)行，是目前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向。而在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)更是以 其成本低廉成為了現(xiàn)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流。變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā) 電系統(tǒng)主要由繞線式感應(yīng)電機(jī)和接在轉(zhuǎn)子繞組上的勵(lì)磁變頻器以及一些 檢測(cè)保護(hù)裝置組成。其中，發(fā)電機(jī)的定子繞組直接與電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子側(cè) 利用變頻器控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率、幅值和相位實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁，通過(guò) 轉(zhuǎn)子側(cè)的交流勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)定子側(cè)的恒頻運(yùn)行，使定子的輸出電能可以直接 與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。由上述變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，該發(fā)電系統(tǒng)能 否良好運(yùn)行的前提條件是發(fā)電機(jī)組是否能夠順利并網(wǎng)。而發(fā)電機(jī)組的順 利并網(wǎng)是通過(guò)系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)的變頻器實(shí)施相應(yīng)的并網(wǎng)算法，控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率、幅值和相位來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？梢?，這一并網(wǎng)算法的設(shè)計(jì)是影 響變速恒頻雙饋發(fā)電系統(tǒng)性能的關(guān)鍵?，F(xiàn)有變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 并網(wǎng)算法的基本思路是根據(jù)發(fā)電機(jī)的工作原理來(lái)設(shè)計(jì)控制規(guī)律，通過(guò)設(shè) 定轉(zhuǎn)子電流的大小，來(lái)控制定子電壓的幅值，當(dāng)電壓幅值達(dá)到額定時(shí)， 進(jìn)行定子電壓與電網(wǎng)的同步控制，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的相位角來(lái)改變定 子電壓的相位，等到定子電壓與電網(wǎng)電壓相位相同后，再進(jìn)行并網(wǎng)操作。 這種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，在電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確的情況下能夠有效的 控制電機(jī)定子電壓跟蹤電網(wǎng)電壓，是一種比較理想的并網(wǎng)方案。但是， 經(jīng)過(guò)實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，這種算法的可靠性是建立在并網(wǎng)算法的初始設(shè)定參 數(shù)可靠的前提下的。然而，當(dāng)這種并網(wǎng)算法的初始設(shè)定參數(shù)不準(zhǔn)確或是 由于長(zhǎng)期使用造成相應(yīng)參數(shù)改變時(shí)，現(xiàn)有的并網(wǎng)算法不具備對(duì)這些參數(shù) 的校正能力，往往會(huì)造成系統(tǒng)發(fā)電性能下降甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)的嚴(yán)重后 果。另外，由于發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)沖擊電流比較大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)及發(fā)電機(jī)組 本身造成損壞。尤其是近年來(lái)兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)特別是兆瓦級(jí)雙饋風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的主力機(jī)型，單機(jī)容量比較大，而且風(fēng) 電廠一般建立在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較薄弱。機(jī)組并網(wǎng)時(shí)的并 網(wǎng)電流沖擊所引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)和閃變已經(jīng)不能忽視，嚴(yán)重的情況下 還可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的大幅度跌落甚至電網(wǎng)的崩潰。因此，最大限度 的抑制發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊電流，提高并網(wǎng)的可靠性，保障發(fā)電機(jī)組和電 網(wǎng)的安全運(yùn)行也成為并網(wǎng)技術(shù)中的一個(gè)重要問(wèn)題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的發(fā)明目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種能夠 對(duì)并網(wǎng)算法中的易偏離的電機(jī)參數(shù)實(shí)施閉環(huán)控制的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā) 電系統(tǒng)及其并網(wǎng)控制方法。本發(fā)明的發(fā)明目的還提供了一種能夠抑制發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊電流的 變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明的發(fā)明目的是通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括定子并網(wǎng)裝置、 發(fā)電機(jī)、控制板、雙PWM變頻器、碼盤；所述發(fā)電機(jī)的定子通過(guò)所述定子并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)相連；所述發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子通過(guò)雙PWM變頻器與電網(wǎng)相連；所述控制板與電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、雙PWM變頻器、定子并網(wǎng)裝置相連；所述控制板還通過(guò)所述碼盤與轉(zhuǎn) 子相連。所述控制板內(nèi)包括轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、定子電壓檢測(cè)器、電網(wǎng)電壓檢 測(cè)器、控制參考值計(jì)算器、電壓幅值補(bǔ)償器、轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器、PWM 發(fā)生器；所述轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器與所述碼盤相連；所述定子電壓檢測(cè)器與發(fā)電機(jī)的定子相連；所述電網(wǎng)電壓檢測(cè)器與電網(wǎng)相連；所述控制參考值計(jì)算 器與該電網(wǎng)電壓檢測(cè)器相連；所述電壓幅值補(bǔ)償器與該定子電壓檢測(cè)器、電網(wǎng)電壓檢測(cè)器相連； 所述控制參考值計(jì)算器的輸出信號(hào)經(jīng)電壓幅值補(bǔ)償器補(bǔ)償后輸入所述轉(zhuǎn) 子電流閉環(huán)控制器；所述轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、 控制參考值計(jì)算器相連；所述PWM發(fā)生器與轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器以及所述雙PWM變頻器 相連。所述控制板內(nèi)還包括轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器；所述轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、定 子電壓檢測(cè)器相連；所述轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的輸出信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償 器補(bǔ)償后輸入所述轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器。所述定子并網(wǎng)裝置由斷路器和接觸器串聯(lián)構(gòu)成。在所述雙PWM變頻器與電網(wǎng)之間串接有網(wǎng)側(cè)斷路器；在所述雙 PWM變頻器與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子之間串接有機(jī)側(cè)斷路器；所述控制板與機(jī) 側(cè)斷路器相連。一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制方法，基于權(quán)利要求2 所述的發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其特征在于包括如下步驟(1) 變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在定子并網(wǎng)裝置斷開情況下，啟 動(dòng)發(fā)電機(jī)；(2) 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器檢測(cè)碼盤得到轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值(9;";定子電壓檢測(cè)器檢測(cè)定子電壓得到定子相電壓幅值Us和定子磁鏈?zhǔn)噶课恢?角<^,;電網(wǎng)電壓檢測(cè)器檢測(cè)電網(wǎng)電壓得到電網(wǎng)電壓相電壓幅值U"和電 網(wǎng)電壓矢量位置角《；(3) 控制參考值計(jì)算器根據(jù)電網(wǎng)電壓檢測(cè)器所輸入的電網(wǎng)電壓相電壓幅值^"和電網(wǎng)電壓矢量位置角《，計(jì)算得到定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾怠丁逗蛣?lì)磁電流參考值o;;(4) 電壓幅值補(bǔ)償器根據(jù)電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓相電壓幅值^^和定子電壓檢測(cè)器輸入的定子相電壓幅值^^ ，計(jì)算得到補(bǔ)償信號(hào)勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值。；(5) 控制參考值計(jì)算器輸出的勵(lì)磁電流參考值c:經(jīng)勵(lì)磁電流補(bǔ)償 參考值g補(bǔ)償后得到勵(lì)磁電流^輸入轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器；(6) 轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子輸入的轉(zhuǎn)子三相交流電流L和"、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^、控制參考值計(jì)算 器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾礮f、經(jīng)補(bǔ)償后的勵(lì)磁電流^，計(jì)算得到兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓"^、(7) PWM發(fā)生器以雙PWM變頻器5輸入的直流母線電壓^^為變 換參考值，將轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器輸入的"ra、 "^經(jīng)電壓空間矢量 SVPWM調(diào)帝ij，產(chǎn)生對(duì)雙PWM變頻器5的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并控制雙PWM 變頻器5對(duì)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁；(8) 當(dāng)定子的輸出電能的與電網(wǎng)相匹配時(shí)，閉合定子并網(wǎng)裝置，實(shí) 現(xiàn)并網(wǎng)。所述步驟(4)還包括下述具體步驟 (4a)電壓幅值補(bǔ)償器將電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓相電壓幅 值^"和定子電壓檢測(cè)器輸入的定子相電壓幅值《人進(jìn)行比較求差；(4b)電壓幅值補(bǔ)償器將電網(wǎng)電壓相電壓幅值U"和定子相電壓幅 值的差值經(jīng)PI調(diào)制器得到勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值。。 在所述步驟(5)和(6)之間增加如下步驟(9) 轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器根據(jù)轉(zhuǎn)子輸入的三相交流電流^、"；定子電壓檢測(cè)器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒荿'計(jì)算得到轉(zhuǎn)子位置角增量 參考值A(chǔ)^,;以該轉(zhuǎn)子位m置角增量參考值A(chǔ)《《補(bǔ)償轉(zhuǎn)f位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值，得到轉(zhuǎn)子位置角參考值《"；所述步驟(6)中所述的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值《W，替換為所述轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器輸入的轉(zhuǎn)子位置角參考值^。 所述步驟(9)還包括下述具體步驟 (9a)轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器將轉(zhuǎn)子輸入旳轉(zhuǎn)子三相交流電流"、"經(jīng)過(guò)3/2變換得到兩相靜止坐標(biāo)系電流"、Z^，再經(jīng)過(guò)Park變換旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)距電流參考值；(9b)轉(zhuǎn)距電流參考值^求反后，經(jīng)PI調(diào)制器得到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速 度參考值^ ，該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度參考值^再經(jīng)積分變換后得到轉(zhuǎn)子位 置角增量參考值A(chǔ)《、(9c)該轉(zhuǎn)子位M置角增量參考值A(chǔ)《《補(bǔ)償轉(zhuǎn)f位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn) 子位置角的測(cè)量值<"，得到轉(zhuǎn)子,e置角參考值19,;(9d)該轉(zhuǎn)子位置角參考值《"加上定子電壓檢測(cè)器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒?amp;'反饋回所述步驟(9a)的Park變換，作為進(jìn)行Park變 換的旋轉(zhuǎn)參考角。本發(fā)明的有益效果是1、 本發(fā)明通過(guò)在控制板中引入電壓幅值補(bǔ)償器，從而消除了變速恒 頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因電機(jī)互感參數(shù)偏差所造成的影響。2、 本發(fā)明通過(guò)在控制板中引入轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器，從而消除了變速 恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因碼盤初始位置偏差所造成的影響。3、 本發(fā)明通過(guò)由斷路器和接觸器串聯(lián)構(gòu)成定子并網(wǎng)裝置在很大程度 上提高了發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的可靠性，同時(shí)還減少了并網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)成本。


圖1是變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是發(fā)電系統(tǒng)第一實(shí)施例的控制板功能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是發(fā)電系統(tǒng)第一實(shí)施例的控制板控制原理框圖； 圖4是發(fā)電系統(tǒng)第二實(shí)施例的控制板功能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是發(fā)電系統(tǒng)第二實(shí)施例的控制板控制原理框圖； 圖6是電壓幅值補(bǔ)償器的原理框圖； 圖7是轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器的原理框圖； 圖8是發(fā)電系統(tǒng)第一實(shí)施例的并網(wǎng)控制方法流程圖； 圖9是發(fā)電系統(tǒng)第二實(shí)施例的并網(wǎng)控制方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1是本發(fā)明變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，該系統(tǒng)主要包括定子并網(wǎng)裝置1、發(fā)電機(jī)2、機(jī)側(cè)斷路器3、控制板4、 雙PWM變頻器5、網(wǎng)側(cè)斷路器6、碼盤7。該發(fā)電機(jī)2為雙饋發(fā)電機(jī)， 即通過(guò)發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子兩側(cè)向電網(wǎng)饋電。在發(fā)電機(jī)2的定子側(cè)，定子通過(guò)定子并網(wǎng)裝置1與電網(wǎng)相連。在發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子側(cè)，轉(zhuǎn)子通過(guò)雙PWM變頻器5與電網(wǎng)相連。為了保證電路的安全，在雙PWM變頻器5 與電網(wǎng)之間串接有網(wǎng)側(cè)斷路器6，在其與發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子之間串接有機(jī) 側(cè)斷路器3。控制板4與電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)2、雙PWM變頻器5相連，以獲 得電網(wǎng)電壓、定子電壓、轉(zhuǎn)子電流以及雙PWM變頻器5中的直流母線 電壓?？刂瓢?還通過(guò)碼盤7與轉(zhuǎn)子相連，獲得轉(zhuǎn)子位置增量?？刂瓢?4通過(guò)這些參數(shù)判斷當(dāng)前電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)2的狀況，并實(shí)施相應(yīng)的控制策 略。該雙PWM變頻器5在控制板4的控制下，控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻 率、幅值和相位實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁，通過(guò)轉(zhuǎn)子側(cè)的交流勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)定子側(cè)的恒 頻運(yùn)行，進(jìn)而調(diào)整定子電壓，使得定子電壓幅值和相位與電網(wǎng)電壓相同， 以實(shí)現(xiàn)安全并網(wǎng)。當(dāng)定子和轉(zhuǎn)子的輸出電流符合安全并網(wǎng)的要求時(shí)，控 制板4則控制定子并網(wǎng)裝置l和機(jī)側(cè)斷路器3閉合，完成并網(wǎng)。由上可知，控制板4為變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心控制部件， 其對(duì)各個(gè)輸入?yún)?shù)的分析判斷和對(duì)雙PWM變頻器5的控制決定了整個(gè) 發(fā)電系統(tǒng)的性能。本發(fā)明的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)即是對(duì)控制板4 內(nèi)的模塊結(jié)構(gòu)及控制流程進(jìn)行了改進(jìn)，以使控制板4能夠?qū)Πl(fā)電系統(tǒng)中 一些易偏離的電機(jī)參數(shù)實(shí)施閉環(huán)控制。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的控制板功能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是 本發(fā)明第一實(shí)施例的控制板控制原理框圖。如圖2、圖3所示，該控制 板內(nèi)包括轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、定子電壓檢測(cè)器、電網(wǎng)電壓檢測(cè)器、控制 參考值計(jì)算器、電壓幅值補(bǔ)償器、轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器、PWM發(fā)生器。該轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器與碼盤7相連，用以將碼盤7輸入的轉(zhuǎn)子位置增 量A《和控制板初始記錄的轉(zhuǎn)子位置角初始值《。相加得到轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^。該定子電壓檢測(cè)器與發(fā)電機(jī)2的定子相連，用以將檢測(cè)到的的定子 三相交流電壓"^、 "A經(jīng)過(guò)3/2變換(三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止 坐標(biāo)系)得到兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓"w、 ",/ ,再經(jīng)過(guò)電壓計(jì)算 得到定子相電壓幅值"，和定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒?。該電網(wǎng)電壓檢測(cè)器與電網(wǎng)相連，用以將電網(wǎng)輸入的電網(wǎng)三相交流電 壓"M、 "W經(jīng)過(guò)3/2變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓 a、 "^， 再經(jīng)過(guò)電壓計(jì)算得到電網(wǎng)電壓相電壓幅值[人和電網(wǎng)電壓矢量位置角 《。該控制參考值計(jì)算器與該電網(wǎng)電壓檢測(cè)器相連。該控制參考值計(jì)算 器將電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓矢量位置角<9 減90°得到定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾怠?；將電網(wǎng)電壓相電壓幅值"w與電網(wǎng)電壓矢量位 置角《進(jìn)行微分變換后得到的同步旋轉(zhuǎn)角速度^^相除得到額定磁通 ^ ，再將額定磁通^"與控制板初始給定的電機(jī)互感參數(shù)k相除得到勵(lì)磁電流參考值o;。該電壓幅值補(bǔ)償器的原理框圖如圖6所示。電壓幅值補(bǔ)償電路與定 子電壓檢測(cè)器、電網(wǎng)電壓檢測(cè)器相連，將電網(wǎng)電壓相電壓幅值"《和定 子相電壓幅值U,進(jìn)行比較，并將它們的差值經(jīng)PI調(diào)制器得到一個(gè)勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值c:。該轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、控制參考值計(jì)算 器相連。轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器將控制參考值計(jì)算器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾礮f與轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^r的差作為進(jìn)行Park變換(兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系)和反 Park變換(兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系)的旋轉(zhuǎn)參考角。轉(zhuǎn) 子電流閉環(huán)控制器將轉(zhuǎn)子輸入的轉(zhuǎn)子三相交流電流、"經(jīng)過(guò)3/2變 換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電流"、z^，再經(jīng)過(guò)Park變換旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的勵(lì)磁反饋電流^、轉(zhuǎn)矩反饋電流"。轉(zhuǎn)矩反饋電流"求反后經(jīng) PI調(diào)制器得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電壓q軸分量^w?？刂茀⒖贾涤?jì)算器輸出的勵(lì)磁電流參考值c;經(jīng)勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值c:補(bǔ)償后輸入轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器。轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器將其輸入值與勵(lì)磁反饋電流^進(jìn)行比較，并將它們的差值經(jīng)PI調(diào)制器得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電壓d軸分量 ^w。
^w、 "w經(jīng)反Park變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓"^、 。PWM發(fā)生器與轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器以及雙PWM變頻器5相連。 PWM發(fā)生器以雙PWM變頻器5輸入的直流母線電壓為變換參考值，將 轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器輸入的"^、 "^經(jīng)電壓空間矢量SVPWM調(diào)制，產(chǎn) 生對(duì)雙PWM變頻器5的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，使雙PWM變頻器5完成對(duì)轉(zhuǎn) 子實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁。上述模塊結(jié)構(gòu)的控制板4相較于現(xiàn)有變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中 的控制板主要設(shè)計(jì)核心在于增設(shè)了電壓幅值補(bǔ)償器。這是由于現(xiàn)有控制 板控制策略中無(wú)法對(duì)某些參數(shù)的偏差進(jìn)行校正而設(shè)計(jì)的?，F(xiàn)有控制策略中，是將勵(lì)磁電流參考值C〈設(shè)計(jì)為當(dāng)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流4=^;時(shí)，根據(jù)現(xiàn)已熟知的并網(wǎng)前定子磁鏈定向旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下雙饋異步發(fā)電機(jī)的基本方程~ = ，W可以推得，定子相電壓幅值"人即實(shí)現(xiàn)了定子相電壓幅值與電網(wǎng)相電壓幅值的一致。然而，我們不難看出式中用以計(jì)算s;的電機(jī)互感參數(shù)札與用以計(jì)算定子相電壓幅值R的電機(jī)互感參數(shù)k所指并不相同。前者是控制 板初始給定的固定參數(shù)，而后者是電機(jī)中實(shí)際存在的定子與轉(zhuǎn)子之間的 互感參數(shù)。兩者如果一致，則現(xiàn)有控制板調(diào)制產(chǎn)生的定子電壓幅值則是 準(zhǔn)確的。但是，如果由于初始測(cè)量誤差或是由于長(zhǎng)期使用造成參數(shù)改變， 則現(xiàn)有的控制板無(wú)法對(duì)這一參數(shù)偏差所造成的影響進(jìn)行校正。而，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的電壓幅值補(bǔ)償器通過(guò)對(duì)電網(wǎng)電壓相電壓幅值 與定子相電壓幅值之間的差進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)定子相電壓幅值小 于電網(wǎng)相電壓幅值""時(shí)，差值經(jīng)PI調(diào)解器，產(chǎn)生一個(gè)正的勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值e，增加轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流設(shè)定^的幅值，使得定子電壓增加； 當(dāng)定子相電壓幅值^大于電網(wǎng)相電壓幅值""時(shí)，則產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的勵(lì)磁 電流補(bǔ)償參考值d，減小轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流設(shè)定《的幅值，使得定子電壓減小。從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電機(jī)互感參數(shù)k誤差的糾正。圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的控制板功能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是 本發(fā)明第二實(shí)施例的控制板控制原理框圖。本實(shí)施例是在前述第一實(shí)施 例的基礎(chǔ)上，在控制板4中進(jìn)一步增設(shè)一個(gè)轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器。本實(shí)施 例中與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)在此就不再重復(fù)敘述，僅對(duì)所增設(shè)的轉(zhuǎn)子 位置角補(bǔ)償器進(jìn)行說(shuō)明。圖7是轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器的原理框圖。如圖4、圖5、圖7所示，該 轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、定子電壓檢測(cè)器、轉(zhuǎn)子電 流閉環(huán)控制器相連。轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器將轉(zhuǎn)子輸入的轉(zhuǎn)子三相交流電流 L、 ^經(jīng)過(guò)3/2變換得到兩相靜止^,示考6/電流^、 ~"，再經(jīng)過(guò)Park變 換旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)距電流參考值《。Z;求反后經(jīng)PI調(diào)制器得到轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)角速度參考值6^。",經(jīng)積^變換后得到轉(zhuǎn)子位置角增|:參考值 A《re/，加上轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^，得到轉(zhuǎn)子位置角參考值《"。由定 子電壓檢測(cè)器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒?amp;與《《^差作為前述PI調(diào)制 器的旋轉(zhuǎn)變換角。而所得到的轉(zhuǎn)子位置角參考值《"輸入轉(zhuǎn)子電流閉環(huán) 控制器，用以替換第一實(shí)施例中輸入轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器的轉(zhuǎn)子位置角 的測(cè)量值^。與前述電機(jī)互感參數(shù)、存在偏差類似，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)定子電壓的 相位控制有賴于，轉(zhuǎn)子位置角初始值《。的準(zhǔn)確性。如果轉(zhuǎn)子位置角初始 值《。的給定值與實(shí)際值一致時(shí)，則按現(xiàn)有技術(shù)所控制的定子電壓的相位 與電網(wǎng)相匹配。但是，隨著長(zhǎng)期使用造成參數(shù)改變或是該參數(shù)的初始給 定值即已存在誤差，則現(xiàn)有的控制板無(wú)法對(duì)這一參數(shù)偏差所造成的影響 進(jìn)行校正。本實(shí)施例即根據(jù)這一實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器，對(duì)轉(zhuǎn)子位 置角初^臺(tái)值《。所存在的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，并以補(bǔ)償后得到的轉(zhuǎn)子位置角參考值《6替換第一實(shí)施例中輸入轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)另外，由于發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)沖擊電流比較大，現(xiàn)有由單個(gè)斷路器或 單個(gè)接觸器構(gòu)成的定子并網(wǎng)裝置，會(huì)對(duì)電網(wǎng)及發(fā)電機(jī)組本身造成損壞。 因此，本發(fā)明對(duì)定子并網(wǎng)裝置1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。如圖1所示，定子并網(wǎng)裝置1是由一個(gè)斷路器K1和一個(gè)接觸器Q1串聯(lián)構(gòu)成。正常運(yùn)行時(shí)， 斷路器Kl保持閉合，定子并網(wǎng)裝置1接收來(lái)自控制板4發(fā)出的并網(wǎng)或 者解列信號(hào)，通過(guò)其中的接觸器Ql實(shí)現(xiàn)正常并網(wǎng)或解列。如果雙饋發(fā)電機(jī)組或者電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障，需要強(qiáng)制發(fā)電機(jī)脫離電網(wǎng)時(shí)，定子并網(wǎng) 裝置1就通過(guò)斷開斷路器Kl來(lái)實(shí)現(xiàn)解列。這種采取斷路器Kl與接觸器Ql串聯(lián)的定子并網(wǎng)裝置，既能彌補(bǔ)常規(guī)設(shè)計(jì)中只用接觸器帶來(lái)的滅弧能力不足的問(wèn)題，又能彌補(bǔ)斷路器使用壽命過(guò)短的問(wèn)題，在很大程度上提 高了并網(wǎng)的可靠性，減少了并網(wǎng)設(shè)備的維護(hù)成本。本發(fā)明變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)第一實(shí)施例的并網(wǎng)控制方法流程如圖8所示，該并網(wǎng)控制方法是基于圖2所示第一實(shí)施例的控制板所設(shè)計(jì)的其具體步驟為(1) 變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在定子并網(wǎng)裝置斷開情況下，啟 動(dòng)發(fā)電機(jī)；(2) 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器檢測(cè)碼盤得到轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^";定子電壓檢測(cè)器檢測(cè)定子電壓得到定子相電壓幅值"，和定子磁鏈?zhǔn)噶课恢?角(9^ ;電網(wǎng)電壓檢測(cè)器檢測(cè)電網(wǎng)電壓得到電網(wǎng)電壓相電壓幅值""和電網(wǎng)電壓矢量位置角《；(3) 控制參考值計(jì)算器根據(jù)電網(wǎng)電壓檢測(cè)器所輸入的電網(wǎng)電壓相電 壓幅值^"和電網(wǎng)電壓矢量位置角《，計(jì)算得到定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾怠?lt; 和勵(lì)磁電流參考值c;;(4) 電壓幅值補(bǔ)償器根據(jù)電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓相電壓幅 值""和定子電壓檢測(cè)器輸入的定子相電壓幅值"，，計(jì)算得到勵(lì)磁電流 補(bǔ)償參考值g;(5) 控制參考值計(jì)算器輸出的勵(lì)磁電流參考值a經(jīng)勵(lì)磁電流補(bǔ)償 參考值^補(bǔ)償后得到勵(lì)磁電流^輸入轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器；(6) 轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子輸入的轉(zhuǎn)子三相交流電流L和 "、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值《、控制參考值計(jì)算 器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾礮f 、經(jīng)補(bǔ)償后的勵(lì)磁電流^，計(jì)算得到兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓"m、 "^;(7) PWM發(fā)生器以雙PWM變頻器5輸入的直流母線電壓""'為變 換參考值，將轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器輸入的"ra、、々經(jīng)電壓空間矢量 SVPWM調(diào)制，產(chǎn)生對(duì)雙PWM變頻器5的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并控制雙PWM 變頻器5對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)交流勵(lì)磁的控制；(8) 當(dāng)定子的電壓幅值與相位與電網(wǎng)相匹配時(shí)，閉合定子并網(wǎng)裝置， 實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。參見圖3、圖6，所述步驟(2)還包括下述具體步驟(2a)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器將碼盤7輸入的轉(zhuǎn)子位置增量A《和控制板 初始記錄的轉(zhuǎn)子位置角初始值《。相加得到轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^T;(2b)定子電壓檢測(cè)器將定子輸入的定子三相交流電壓A。 、 、6經(jīng) 過(guò)3/2變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓",a、(2b')兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電壓、《、 "^經(jīng)過(guò)電壓計(jì)算得到 定子相電壓幅值"，和定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒?(2c)電網(wǎng)電壓檢測(cè)器將電網(wǎng)輸入的電網(wǎng)三相交流電壓"朋、經(jīng) 過(guò)3/2變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓、 ;(2c，)兩相靜止坐標(biāo)系電壓"^ 、 "^經(jīng)過(guò)電壓計(jì)算得到電網(wǎng)電壓 相電壓幅值""和電網(wǎng)電壓矢量位置角《。所述步驟(3)還包括下述具體步驟(3a)控制參考值計(jì)算器將電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓矢量位 置角A減9(T得到定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾怠秄 ;(3b)控制參考值計(jì)算器將電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓矢量位 置角《進(jìn)行微分變換得到的同步旋轉(zhuǎn)角速度""；(3c)控制參考值計(jì)算器將電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓相電壓 幅值""與同步旋轉(zhuǎn)角速度^ 相除得到額定磁通^";(3d)控制參考值計(jì)算器將額定磁通^與控制板初始給定的電機(jī)互 感參數(shù)、相除得到勵(lì)磁電流參考值。所述步驟(4)還包括下述具體步驟(4a)電壓幅值補(bǔ)償器將電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓相電壓幅 值""和定子電壓檢測(cè)器輸入的定子相電壓幅值"，進(jìn)行比較求差；(4b)電壓幅值補(bǔ)償器將電網(wǎng)電壓相電壓幅值""和定子相電壓幅 值的差值經(jīng)PI調(diào)制器得到勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值。所述步驟(6)還包括下述具體步驟 (6a)轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器將控制參考值計(jì)算器輸入的定子磁鏈?zhǔn)?量位置角參考值^T與轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^的差作為進(jìn)行Park變換和反Park變換的旋轉(zhuǎn)參考角；(6b)轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器將轉(zhuǎn)子輸入的轉(zhuǎn)子三相交流電流、"經(jīng)過(guò)3/2變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電流L 、"；(6c)轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器將兩相靜止坐標(biāo)系電流、、"經(jīng)過(guò)Park變換旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的勵(lì)磁反饋電流^、轉(zhuǎn)矩反饋電流"；(6d)轉(zhuǎn)矩反饋電流"求反后經(jīng)PI調(diào)制器得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子電 壓q軸分量^w;(6e)轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器將經(jīng)補(bǔ)償后的勵(lì)磁電流^與勵(lì)磁反饋電 流!w進(jìn)行比較求差；并將它們的差值經(jīng)PI調(diào)制器得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子 電壓d軸分量^w;(6f)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的^w、 ^w經(jīng)反Park變換得到兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓",a、 "^ 。圖9為基于圖4所示第二實(shí)施例的控制板所設(shè)計(jì)的變速恒頻雙饋風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方法的流程圖，其具體步驟是在上述圖8所示并網(wǎng) 控制方法的步驟(5)和(6)之間增加了(9)轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器根據(jù)轉(zhuǎn)子輸入的三相交流電流、、"；定子電壓檢測(cè)器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒怯?jì)算得到轉(zhuǎn)子位置角增量 參考值A(chǔ)《《，并以該轉(zhuǎn)子位"，置角增量參考值A(chǔ)《^補(bǔ)償轉(zhuǎn)，位置檢測(cè)器輸 入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^，得到轉(zhuǎn)子位置角參考值6^7 。同時(shí)，所述步驟(6)中的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^T，替換為轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器輸入的轉(zhuǎn)子位置角參考值e,。所述步驟(9)還包括下述具體步驟 (9a)轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器將轉(zhuǎn)子輸入的轉(zhuǎn)子三相交流電流、、^經(jīng) 過(guò)3/2變換得到兩相靜止坐標(biāo)系電流^、 ~/ ，再經(jīng)過(guò)Park變換旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)距電流參考值々；(9b)轉(zhuǎn)距電流參考值《求反后，經(jīng)PI調(diào)制器得到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速 度參考值wf，該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度參考值",再經(jīng)積分變換后得到轉(zhuǎn)子位 置角增量參考值A(chǔ)《《；(9c)該轉(zhuǎn)子位m置角增量參考值A(chǔ)《""補(bǔ)償轉(zhuǎn)f位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn) 子位置角的測(cè)量值^ ，得到轉(zhuǎn)子位置角參考值《"；(9d)該轉(zhuǎn)子位置角參考值加上定子電壓檢測(cè)器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒欠答伝夭襟E(9a)所述的Park變換，作為進(jìn)行Park變 換的旋轉(zhuǎn)參考角。
權(quán)利要求
1. 一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括定子并網(wǎng)裝置、發(fā)電機(jī)、控制板、雙PWM變頻器、碼盤；所述發(fā)電機(jī)的定子通過(guò)所述定子并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)相連；所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)雙PWM變頻器與電網(wǎng)相連；所述控制板與電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、雙PWM變頻器、定子并網(wǎng)裝置相連；所述控制板還通過(guò)所述碼盤與轉(zhuǎn)子相連。
2、 如權(quán)利要求1所述的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述控制板內(nèi)包括轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、定子電壓檢測(cè)器、電網(wǎng)電壓檢測(cè)器、 控制參考值計(jì)算器、電壓幅值補(bǔ)償器、轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器、PWM發(fā) 生器；所述轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器與所述碼盤相連；所述定子電壓檢測(cè)器與發(fā)電 機(jī)的定子相連；所述電網(wǎng)電壓檢測(cè)器與電網(wǎng)相連；所述控制參考值計(jì)算 器與該電網(wǎng)電壓檢測(cè)器相連；所述電壓幅值補(bǔ)償器與該定子電壓檢測(cè)器、電網(wǎng)電壓檢測(cè)器相連； 所述控制參考值計(jì)算器的輸出信號(hào)經(jīng)電壓幅值補(bǔ)償器補(bǔ)償后輸入所述轉(zhuǎn) 子電流閉環(huán)控制器；所述轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、 控制參考值計(jì)算器相連；所述PWM發(fā)生器與轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器以及所述雙PWM變頻器 相連。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在 于所述控制板內(nèi)還包括轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器；所述轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器、定 子電壓檢測(cè)器相連；所述轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的輸出信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償 器補(bǔ)償后輸入所述轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器。
4、 如權(quán)利要求1所述的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 所述定子并網(wǎng)裝置由斷路器和接觸器串聯(lián)構(gòu)成。
5、 如權(quán)利要求1所述的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 在所述雙PWM變頻器與電網(wǎng)之間串接有網(wǎng)側(cè)斷路器；在所述雙PWM變頻器與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子之間串接有機(jī)側(cè)斷路器；所述控制板與機(jī)側(cè)斷路 器相連。
6、 一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制方法，基于權(quán)利要 求2所述的發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其特征在于包括如下步驟(1) 變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在定子并網(wǎng)裝置斷開情況下，啟 動(dòng)發(fā)電機(jī)；(2) 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器檢測(cè)碼盤得到轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值^T;定子電壓檢測(cè)器檢測(cè)定子電壓得到定子相電壓幅值u,和定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒?lt;^,;電網(wǎng)電壓檢測(cè)器檢測(cè)電網(wǎng)電壓得到電網(wǎng)電壓相電壓幅值""和電 網(wǎng)電壓矢量位置角《；(3) 控制參考值計(jì)算器根據(jù)電網(wǎng)電壓檢測(cè)器所輸入的電網(wǎng)電壓相電 壓幅值^"和電網(wǎng)電壓矢量位置角《，計(jì)算得到定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾礮T和勵(lì)磁電流參考值S;(4) 電壓幅值補(bǔ)償器根據(jù)電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓相電壓幅值""和定子電壓檢測(cè)器輸入的定子相電壓幅值^7,，計(jì)算得到補(bǔ)償信號(hào) 勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值。；(5) 控制參考值計(jì)算器輸出的勵(lì)磁電流參考值c:經(jīng)勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值/;1補(bǔ)償后得到勵(lì)磁電流&輸入轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器；(6) 轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子輸入的轉(zhuǎn)子三相交流電流Zra和"、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值6T、控制參考值計(jì)算器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒菂⒖贾怠秄 、經(jīng)補(bǔ)償后的勵(lì)磁電流^，計(jì) 算得到兩相靜止坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)子電壓"^、 "^;(7) PWM發(fā)生器以雙PWM變頻器5輸入的直流母線電壓^^為變 換參考值，將轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)控制器輸入的"ra、 "^經(jīng)電壓空間矢量 SVPWM調(diào)制，產(chǎn)生對(duì)雙PWM變頻器5的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并控制雙PWM 變頻器5對(duì)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)交流勵(lì)磁；(8) 當(dāng)定子的輸出電能的與電網(wǎng)相匹配時(shí)，閉合定子并網(wǎng)裝置，實(shí) 現(xiàn)并網(wǎng)。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控 制方法，其特征在于所述步驟(4)還包括下述具體步驟(4a)電壓幅值補(bǔ)償器將電網(wǎng)電壓檢測(cè)器輸入的電網(wǎng)電壓相電壓幅 值""和定子電壓檢測(cè)器輸入的定子相電壓幅值"，進(jìn)行比較求差；(4b)電壓幅值補(bǔ)償器將電網(wǎng)電壓相電壓幅值"w和定子相電壓幅 值U,的差值經(jīng)PI調(diào)制器得到勵(lì)磁電流補(bǔ)償參考值。。
8、 如權(quán)利要求6或7所述的一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制方法，基于權(quán)利要求3所述的發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其特征在于在所 述步驟(5)和(6)之間增加如下步驟(9)轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器根據(jù)轉(zhuǎn)子輸入的三相交流電流、、"；定 子電壓檢測(cè)器輸入的定子磁鏈?zhǔn)噶课恢媒怯?jì)算得到轉(zhuǎn)子位置角增量 參考值A(chǔ)《《；以該轉(zhuǎn)子位w置角增量參考值A(chǔ)《"補(bǔ)償轉(zhuǎn)，位置檢測(cè)器輸入 的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值《""，得到轉(zhuǎn)子位置角參考值《^ ;所述步驟(6)中所述的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn)子位置角的測(cè)量值<，替換為所述轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器輸入的轉(zhuǎn)子位置角參考值《"。
9、 如權(quán)利要求8所述的一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控 制方法，其特征在于所述步驟(9)還包括下述具體步驟(9a)轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器將轉(zhuǎn)子輸入旳轉(zhuǎn)子三相交流電流L、 ^經(jīng) 過(guò)3/2變換得到兩相靜止坐標(biāo)系電流^、 Z"，再經(jīng)過(guò)Park變換旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的轉(zhuǎn)距電流參考值"7 ;(9b)轉(zhuǎn)距電流參考值、求反后，經(jīng)PI調(diào)制器得到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度參考值w,，該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度參考值",再經(jīng)積分變換后得到轉(zhuǎn)子位 置角增量參考值A(chǔ)6^ ;(9c)該轉(zhuǎn)子位M置角增量參考值A(chǔ)^,補(bǔ)償轉(zhuǎn)f位置檢測(cè)器輸入的轉(zhuǎn) 子位置角的測(cè)量值^"，得到轉(zhuǎn)子,e置角參考值《e7 ;(9d)該轉(zhuǎn)子位置角參考值《"加上定子電壓檢測(cè)器輸入的定子磁 鏈?zhǔn)噶课恢媒?amp;'反饋回所述步驟(9a)的Park變換，作為進(jìn)行Park變 換的旋轉(zhuǎn)參考角。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括定子并網(wǎng)裝置、發(fā)電機(jī)、控制板、雙PWM變頻器、碼盤；所述發(fā)電機(jī)的定子通過(guò)所述定子并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)相連；所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)雙PWM變頻器與電網(wǎng)相連；所述控制板與電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、雙PWM變頻器、定子并網(wǎng)裝置相連；所述控制板還通過(guò)所述碼盤與轉(zhuǎn)子相連。該系統(tǒng)通過(guò)在控制板內(nèi)設(shè)計(jì)有電壓幅值補(bǔ)償器和轉(zhuǎn)子位置角補(bǔ)償器，消除了發(fā)電系統(tǒng)因某些參數(shù)偏差所造成的影響。
文檔編號(hào)H02J3/38GK101267117SQ20081010560
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者苑國(guó)鋒, 鄭艷文, 龔細(xì)秀 申請(qǐng)人:北京清能華福風(fēng)電技術(shù)有限公司