基于雙饋異步電機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的故障控制裝置包括：一監(jiān)控模塊與雙饋異步電機相連；一切換模塊與監(jiān)控單元相連，用于當檢測到轉子開路電壓大于第一閾值時，使一雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器與機側變流器相連；一第一解耦模塊與雙饋異步電機相連；一第一比較模塊與第一解耦模塊和PI電流調節(jié)器相連；一第二解耦模塊，用于將參考電流轉變?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；雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器與第二比較模塊相連，用于根據第二電流誤差信號進行調節(jié)，輸出第二控制信號至機側變流器；機側變流器與雙饋異步電機相連，在獲得第二控制信號后，提供三相交流電流至雙饋異步電機。
【專利說明】基于雙饋異步電機的故障控制裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及異步發(fā)電機【技術領域】，尤其涉及一種基于雙饋異步電機的故障控制裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]目前，兆瓦級雙饋異步發(fā)電機(Double-Fed Induction Generator,簡稱DFIG)廣泛應用于變速風力發(fā)電系統(tǒng)中，其特殊的入網方式以及功率的調節(jié)方式，會引起機組對電網的擾動非常敏感。當電網故障會引起雙饋異步電機端的電壓跌落，于是導致雙饋異步發(fā)電機的轉子繞組產生過電流，若不采取適當的措施加以限制，則必引起雙饋異步發(fā)電機的轉子側變換器的因過電流所產生大量熱而對其造成損壞，而傳統(tǒng)控制方法普遍存有瞬態(tài)響應速度慢和控制帶寬窄的缺點。因此需要提供一種基于雙饋異步發(fā)電機的故障控制方法或
>J-U ρ?α裝直。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于雙饋異步發(fā)電機的故障控制裝置，其利用雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器來進行故障控制。由于雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器具有非常快的瞬態(tài)響應速度和較寬的控制帶寬，從而可以滿足電網對雙饋異步發(fā)電機的故障穿越要求。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案。
[0005]一種基于雙饋異步電機的故障控制裝置，包括:一監(jiān)控模塊，與雙饋異步電機相連，所述監(jiān)控模塊用于檢測所述雙饋異步電機的轉子開路電壓；一切換模塊，與所述監(jiān)控模塊相連，所述切換模塊用于當所述監(jiān)控模塊檢測到轉子開路電壓低于一第一閾值時，執(zhí)行切換命令，以使一 PI電流調節(jié)器與一機側變流器相連；當所述監(jiān)控模塊檢測到轉子開路電壓大于一第一閾值時，執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器與所述機側變流器相連；一第一解耦模塊，與所述雙饋異步電機相連，所述第一解耦模塊用于將所述雙饋異步電機輸出的三相交流電流轉為二相交流電流；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；所述PI電流調節(jié)器，與所述第一比較模塊相連，所述PI電流調節(jié)器用于根據第一電流誤差信號，對轉換后的二相交流電流進行PI式調節(jié)，并輸出一第一控制信號至所述機側變流器；所述機側變流器，與所述雙饋異步電機相連，所述機側變流器用于在獲得第一控制信號后，提供三相交流電流至所述雙饋異步電機，以及在獲得第二控制信號后，提供三相交流電流至所述雙饋異 步電機；一第二解耦模塊，用于將所述參考電流轉變?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；所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器，與所述第二比較模塊相連，所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器用于根據第二電流誤差信號，對所述雙饋異步電機輸出的三相交流電流的每一相進行調節(jié)，并輸出一第二控制信號至所述機側變流器。[0006]作為可選的技術方案，所述基于雙饋異步電機的故障控制裝置進一步包括一濾波模塊，所述濾波模塊分別與所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器和PI電流調節(jié)器相連，用于根據所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器所輸出的一門信號來輸出一低頻信號至PI電流調節(jié)器，以使PI電流調節(jié)器重新初始化。
[0007]作為可選的技術方案，所述PI電流調節(jié)器包括一支持向量機，所述支持向量機用于根據第一電流誤差信號，通過線型歸類方法對轉換后的二相交流電流進行PI式調節(jié)，以輸出一第一控制信號。
[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的故障控制方法，采用上述的基于雙饋異步電機的故障控制裝置，包括以下步驟:(I)通過一監(jiān)控模塊來檢測所述雙饋異步電機的轉子開路電壓；(2)當所述監(jiān)控模塊檢測到轉子開路電壓低于一第一閾值時，通過一切換模塊執(zhí)行切換命令，以使一 PI電流調節(jié)器與一機側變流器相連；(3)通過第一解耦模塊將所述雙饋異步電機輸出的三相交流電流轉為二相交流電流；(4)通過第一比較模塊將轉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；(5)在獲得第一電流誤差信號之后，對轉換后的二相交流電流進行PI式調節(jié)，并輸出一第一控制信號至所述機側變流器；(6)在獲得第一控制信號后，通過機側變流器來提供三相交流電流至所述雙饋異步電機；(7)當所述監(jiān)控模塊檢測到轉子開路電壓大于一第一閾值時，通過切換模塊執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器與所述機側變流器相連；(8)通過第二解耦模塊將所述參考電流轉變?yōu)閰⒖既嚯娏鳎?9)通過第二比較模塊將所述雙饋異步電機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；(10)在獲得第二電流誤差信號之后，通過雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器對所述雙饋異步電機輸出的三相交流電流的每一相進行調節(jié)，并輸出一第二控制信號至所述機側變流器；(11)在獲得第二控制信號后，通過機側變流器來提供三相交流電流至所述雙饋異步電機。
[0009]作為可選的技術方案，所述基于雙饋異步電機的故障控制方法在步驟(11)之后，進一步包括步驟:在所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器輸出的一門信號之后，通過濾波模塊輸出一低頻信號至PI電流調節(jié)器，以使PI電流調節(jié)器重新初始化。
[0010]作為可選的技術方案，所述PI電流調節(jié)器包括一支持向量機，所述基于雙饋異步電機的故障控制方法在步驟(5)中進一步包括:根據第一電流誤差信號，通過支持向量機并且以線型歸類方法對轉換后的二相交流電流進行PI式調節(jié)，以輸出一第一控制信號。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點在于，利用雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器來進行故障控制。由于雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器具有非?？斓乃矐B(tài)響應速度和較寬的控制帶寬，從而可以滿足電網對雙饋異步發(fā)電機的故障穿越要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述基于雙饋異步電機的故障控制裝置的架構圖。
[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的故障控制方法的步驟流程圖。
[0016]圖中的標號分別表不:
[0017]110、雙饋異步電機；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電流調節(jié)器；
[0020]170、機側變流器；180、第二解耦模塊；
[0021]190、第二比較模塊；1100、雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器；
[0022]1110、濾波模塊。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發(fā)明提供的基于雙饋異步電機的故障控制裝置及其方法的【具體實施方式】做詳細說明。
[0024]參見圖1所示，一種基于雙饋異步電機的故障控制裝置，包括:
[0025]一監(jiān)控模塊120，與雙饋異步電機110相連，所述監(jiān)控模塊120用于檢測所述雙饋異步電機的轉子開路電壓。
[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用于當所述監(jiān)控模塊120檢測到轉子開路電壓低于一第一閾值時，執(zhí)行切換命令，以使一 PI電流調節(jié)器160與一機側變流器170相連；當所述監(jiān)控模塊120檢測到轉子開路電壓大于一第一閾值時，執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器1100與所述機側變流器170相連。
[0027]其中，在切換模塊130中引入開關函數Sa、Sb、Sc，所述切換模塊130共有8種開關模式，由分析可知三相橋臂之間存在關聯(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。當α軸與a軸重合時，所述切換模塊130輸出的電壓矢量為
【權利要求】
1.一種基于雙饋異步電機的故障控制裝置，其特征在于，包括: 一監(jiān)控模塊，與雙饋異步電機相連，所述監(jiān)控模塊用于檢測所述雙饋異步電機的轉子開路電壓； 一切換模塊，與所述監(jiān)控模塊相連，所述切換模塊用于當所述監(jiān)控模塊檢測到轉子開路電壓低于一第一閾值時，執(zhí)行切換命令，以使一PI電流調節(jié)器與一機側變流器相連；當所述監(jiān)控模塊檢測到轉子開路電壓大于一第一閾值時，執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器與所述機側變流器相連； 一第一解耦模塊，與所述雙饋異步電機相連，所述第一解耦模塊用于將所述雙饋異步電機輸出的三相交流電流轉為二相交流電流； 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； 所述PI電流調節(jié)器，與所述第一比較模塊相連，所述PI電流調節(jié)器用于根據第一電流誤差信號，對轉換后的二相交流電流進行PI式調節(jié)，并輸出一第一控制信號至所述機側變流器；所述機側變流器，與所述雙饋異步電機相連，所述機側變流器用于在獲得第一控制信號后，提供三相交流電流至所述雙饋異步電機，以及在獲得第二控制信號后，提供三相交流電流至所述雙饋異步電機； 一第二解耦模塊，用于將所述參考電流轉變?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； 所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器，與所述第二比較模塊相連，所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器用于根據第二電流誤差信號，對所述雙饋異步電機輸出的三相交流電流的每一相進行調節(jié)，并輸出一第二控制信號至所述機側變流器。
2.根據權利要求1所述基于雙饋異步電機的故障控制裝置，其特征在于，進一步包括一濾波模塊，所述濾波模塊分別與所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器和PI電流調節(jié)器相連，用于根據所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器所輸出的一門信號來輸出一低頻信號至PI電流調節(jié)器，以使PI電流調節(jié)器重新初始化。
3.根據權利要求1所述基于雙饋異步電機的故障控制裝置，其特征在于，所述PI電流調節(jié)器包括一支持向量機，所述支持向量機用于根據第一電流誤差信號，通過線型歸類方法對轉換后的二相交流電流進行PI式調節(jié)，以輸出一第一控制信號。
4.一種基于雙饋異步電機的故障控制方法，采用權利要求1所述的基于雙饋異步電機的故障控制裝置，其特征在于，包括以下步驟: (1)通過一監(jiān)控模塊來檢測所述雙饋異步電機的轉子開路電壓； (2)當所述監(jiān)控模塊檢測到轉子開路電壓低于一第一閾值時，通過一切換模塊執(zhí)行切換命令，以使一 PI電流調節(jié)器與一機側變流器相連； (3)通過第一解耦模塊將所述雙饋異步電機輸出的三相交流電流轉為二相交流電流； (4)通過第一比較模塊將轉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； (5)在獲得第一電流誤差信號之后，對轉換后的二相交流電流進行PI式調節(jié)，并輸出一第一控制信號至所述機側變流器；(6)在獲得第一控制信號后，通過機側變流器來提供三相交流電流至所述雙饋異步電機； (7)當所述監(jiān)控模塊檢測到轉子開路電壓大于一第一閾值時，通過切換模塊執(zhí)行切換命令，以使一雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器與所述機側變流器相連； (8)通過第二解耦模塊將所述參考電流轉變?yōu)閰⒖既嚯娏鳎? (9)通過第二比較模塊將所述雙饋異步電機 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； (10)在獲得第二電流誤差信號之后，通過雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器對所述雙饋異步電機輸出的三相交流電流的每一相進行調節(jié)，并輸出一第二控制信號至所述機側變流器； (11)在獲得第二控制信號后，通過機側變流器來提供三相交流電流至所述雙饋異步電機。
5.根據權利要求4所述基于雙饋異步電機的故障控制方法，其特征在于，在步驟(11)之后，進一步包括步驟:在所述雙滯環(huán)電流矢量調節(jié)器輸出的一門信號之后，通過濾波模塊輸出一低頻信號至PI電流調節(jié)器，以使PI電流調節(jié)器重新初始化。
6.根據權利要求4所述基于雙饋異步電機的故障控制方法，其特征在于，所述PI電流調節(jié)器包括一支持向量機，所述故障控制方法在步驟(5)中進一步包括:根據第一電流誤差信號，通過支持向量機并且以線型歸類方法對轉換后的二相交流電流進行PI式調節(jié)，以輸出一第一控制信號。
【文檔編號】H02P9/00GK103904971SQ201410150867
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】裴澤陽, 王致杰, 肖浩, 陳麗娟, 蘇新霞, 朱慶華 申請人:上海電機學院