本實用新型涉及風力發(fā)電技術領域，特別是一種滅磁控制與撬棒電路聯(lián)合控制系統(tǒng)。

背景技術：

隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，我國風電裝機容量也在不斷攀升，在風電行業(yè)繁榮發(fā)展的同時，也面臨一些亟待解決的問題。風電場一般建在風力資源豐富的地區(qū)，而這些地區(qū)距離負荷中心較遠，一般位于電網(wǎng)的末端，因此風電場經(jīng)常受到電壓波動，電網(wǎng)故障的困擾。風電場為了兼顧經(jīng)濟效益和實用性，一般選用變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)。雙饋風力發(fā)電機不僅造價相對較低，而且由于轉子經(jīng)變頻系統(tǒng)與電網(wǎng)實現(xiàn)了交流勵磁的“柔性連接”，因此可控性較好。但是由于定子的直接掛網(wǎng)，使得整機系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓的變化較為敏感，對電網(wǎng)故障的穿越能力較弱。

電網(wǎng)電壓故障將會引起定子磁鏈振蕩，進而在轉子繞組中感應出很大的瞬時電壓，整個系統(tǒng)的電磁轉矩和輸出功率都會發(fā)生波動，不僅危害風機的機械部件，也影響電網(wǎng)的安全運行。電網(wǎng)電壓對稱故障引起的定子磁鏈波動在兩相同步旋轉坐標系中表現(xiàn)為一個直流分量；和一個以同步速順時針旋轉并且按定子時間常數(shù)衰減的交流分量?，F(xiàn)有技術的不足之處在于：單獨使用滅磁控制在電網(wǎng)電壓嚴重跌落時效果不佳；單獨使用撬棒電路無法協(xié)助電網(wǎng)電壓恢復。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服滅磁與撬棒電路單獨工作時的弊端，本實用新型提供一種滅磁控制與撬棒電路聯(lián)合控制系統(tǒng)，通過滅磁控制與撬棒電路的組合，使雙饋風電系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓故障時，既可以保護自身系統(tǒng)，又可以在一定程度上協(xié)助電網(wǎng)電壓恢復正常。

本實用新型采取的技術方案為：

一種滅磁控制與撬棒電路聯(lián)合控制系統(tǒng)，包括撬棒電路模塊、滅磁電流值計算模塊、滅磁電流值判斷模塊。所述撬棒電路模塊包括撬棒電阻、IGBT管、三相不可控整流橋，三相不可控整流橋的交流側通過斷路器QF₁與轉子三相繞組相連，三相不可控整流橋的直流側與IGBT管、撬棒電阻串聯(lián)。轉子三相繞組通過斷路器QF₂連接轉子側變換器，滅磁電流值判斷模塊連接轉子側變換器。所述滅磁電流值判斷模塊連接滅磁電流值計算模塊。

所述滅磁電流值計算模塊包括：模數(shù)轉換器ADC0809、單片機AT89C51；模數(shù)轉換器ADC0809接收電網(wǎng)電壓、電流、相位信號，轉換成數(shù)字信號后輸送至單片機AT89C51，單片機AT89C51開始計算滅磁電流值，并將數(shù)值輸出到滅磁電流值判斷模塊。

所述滅磁電流值判斷模塊包括：I/V轉換芯片RCV420KP、電壓比較芯片LM339A；I/V轉換芯片RCV420KP接收滅磁電流值計算模塊輸出的數(shù)值，將該電流值轉換為0～5V的直流電壓，并連接到電壓比較芯片LM339A的正輸入端；將轉子側變換器額定電流的80％作為人工設定的閾值，通過I/V轉換芯片RCV420KP轉換為對應的電壓信號后，連接到電壓比較芯片LM339A的負輸入端，與設定的閾值進行比較，若電壓比較芯片LM339A的正輸入端電壓大于負輸入端電壓，則輸出一個高電平；導通所連接的IGBT管，使撬棒電路模塊投入工作；反之，則輸出一個低電平反饋到單片機AT89C51，所計算的滅磁電流值作為基準值，來獲得轉子側變換器的驅動電壓。

所述滅磁電流值計算模塊用于接收三相電網(wǎng)電壓、電流、相位信號，首先得到定子磁鏈暫態(tài)值，并由該值計算所需滅磁電流值。所述滅磁電流值判斷模塊連接滅磁電流值計算模塊，由滅磁電流值判斷模塊接收滅磁電流值，并與人工設定的閾值比較，如果比閾值大，則進行撬棒控制；反之，則進行滅磁控制。所述撬棒控制，包括導通IGBT管，斷開轉子三相繞組與轉子側變換器之間的斷路器QF₂。導通IGBT管根據(jù)滅磁電流值判斷模塊發(fā)出的信號導通。所述滅磁控制，包括計算所需滅磁電流大小，作為轉子側變換器信號。

本實用新型一種滅磁控制與撬棒電路聯(lián)合控制系統(tǒng)，優(yōu)點在于：

1、通過組合控制策略選擇，在電網(wǎng)電壓嚴重跌落時，通過撬棒電路保護轉子側變換器安全。

2、通過組合控制策略選擇，在電網(wǎng)電壓輕微跌落時，通過滅磁控制使定子磁鏈快速過渡到暫態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，并一定程度上協(xié)助電網(wǎng)電壓恢復。

附圖說明

圖1為本實用新型的控制框圖。

圖2為本實用新型的定子磁鏈觀測模塊框圖。

圖3為本實用新型的組合控制策略框圖。

圖4為本實用新型的滅磁電流值計算模塊電路圖。

圖5為本實用新型的滅磁電流值判斷模塊電路圖。

具體實施方式

如圖1～圖3所示，一種滅磁控制與撬棒電路聯(lián)合控制系統(tǒng)，包括撬棒電路模塊、滅磁電流值計算模塊、滅磁電流值判斷模塊。所述撬棒電路模塊包括撬棒電阻、IGBT管、三相不可控整流橋，三相不可控整流橋的交流側通過斷路器QF₁與轉子三相繞組相連，三相不可控整流橋的直流側與IGBT管、撬棒電阻串聯(lián)。轉子三相繞組通過斷路器QF₂連接轉子側變換器。

所述滅磁電流值計算模塊接收三相電網(wǎng)電壓、電流、相位信號，首先得到定子磁鏈暫態(tài)值，并由該值計算所需滅磁電流值。所述滅磁電流值判斷模塊連接滅磁電流值計算模塊，由滅磁電流值判斷模塊接收滅磁電流值，并與人工設定的閾值比較，如果比閾值大，則進行撬棒控制；反之，則進行滅磁控制。

所述撬棒控制，包括導通IGBT管，斷開轉子三相繞組與轉子側變換器之間的斷路器QF₂。導通IGBT管根據(jù)滅磁電流值判斷模塊發(fā)出的信號導通。

所述滅磁控制，包括計算所需滅磁電流大小，作為轉子側變換器信號。滅磁電流值判斷模塊連接轉子側變換器。

所述滅磁電流值計算模塊包括檢測滅磁電流值的邏輯電路，具體電路圖見附圖4。模數(shù)轉換器ADC0809接收電網(wǎng)電壓、電流、相位信號，轉換成數(shù)字信號后連接到單片機AT89C51，單片機開始計算滅磁電流值，并將數(shù)值輸出到滅磁電流值判斷模塊。

所述滅磁電流值判斷模塊包括由人工設定閾值的邏輯電路，具體電路圖見附圖5。I/V轉換芯片RCV420KP接收滅磁電流值計算模塊輸出的數(shù)值，將該電流值轉換為0～5V的直流電壓，并連接到電壓比較芯片LM339A的正輸入端；將轉子側變換器額定電流的80％作為人工設定的閾值，通過RCV420KP轉換為對應的電壓信號后連接到LM339A的負輸入端，與設定的閾值進行比較，若LM339A的正輸入端電壓大于負輸入端電壓，則輸出一個高電平，導通所連接的IGBT開關管，使撬棒電路投入工作；反之，則輸出一個低電平反饋到單片機，所計算的滅磁電流值作為基準值來獲得轉子側變換器的驅動電壓。

一種滅磁控制與撬棒電路聯(lián)合的雙饋風電系統(tǒng)低電壓控制方案，包括以下步驟:

1)、電網(wǎng)電壓跌落時，由滅磁電流值計算模塊接收模數(shù)轉換芯片ADC0809輸送的數(shù)字信號，并根據(jù)所接收的數(shù)字信號計算所需滅磁電流值。

2)、滅磁電流值判斷模塊接收滅磁電流值，并與人工設定的閾值比較，如果比閾值大，則進行撬棒控制，反之，則進行滅磁控制。

3)、上述撬棒控制，包括導通IGBT管，斷開轉子三相繞組與轉子側變換器之間的斷路器QF₂。

4)、上述滅磁控制，包括計算所需滅磁電流大小，作為轉子側變換器信號，所述轉子側變換器為電壓控制型轉子側變換器。

實施例：

當系統(tǒng)檢測到電網(wǎng)電壓跌落時，首先AT89C51單片機的P2.0、P2.1、P2.2端口接收模數(shù)轉換芯片ADC0809端口2.1、2.2、2.3輸送過來的數(shù)字信號，通過計算提取出定子磁鏈負序暫態(tài)分量ψ_{sabc_ω}，然后根據(jù)該值計算對應的滅磁電流大小，通過P2.2端口輸出到I/V轉換芯片RCV420KP的第3個管腳上，將電流信號轉換成對應的電壓信號后輸出到電壓比較器LM339A的正輸入端，電壓比較器LM339A的負輸入端接收AT89C51單片機P2.5端口輸送的閾值信號，如果滅磁電流大于設定閾值，則LM339A輸出高電平，導通撬棒電路的IGBT開關管，閉合斷路器QF₁，撬棒電路投入運行，為了短接轉子繞組，則需要斷開斷路器QF₂；如果滅磁電流小于設定閾值，則LM339A輸出低電平，AT89C51單片機P2.4端口接收到該反饋，退出撬棒控制方案，將計算的滅磁電流值作為基準值來獲得轉子側變換器的驅動電壓。

為了給轉子側變換器的安全運行留一定的裕度，將滅磁電流值判斷模塊的設定閾值定為轉子側電流額定值的80％，即：

所述定子磁鏈觀測模塊，采用ATMEL生產(chǎn)的AT89C51單片機完成dq軸到abc軸的坐標變換。