一種雙饋風機勵磁控制裝置的製作方法

2023-12-04 15:43:11

專利名稱：一種雙饋風機勵磁控制裝置的製作方法
技術領域：
一種雙饋風機勵磁控制裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種控制裝置，尤其是涉及一種雙饋風機勵磁控制裝置。
技術背景[0002]風電作為一種重要的可再生能源，對緩解世界能源危機和環境惡化具有重要意義。當前，世界各國都投入了大量人力、物力和財力，積極開展對風電技術的研究。在實驗室採用模擬技術搭建的風力發電模擬試驗系統，可以實現對風電場、風力機和風力發電機及其控制系統的模擬，為風電技術的研究，尤其為風力發電機及其控制技術、併網技術、低電壓穿越控制技術、最大風電功率追蹤技術、抑制風電功率波動的儲能及其控制技術等研究，提供了十分便利的研究平臺，然而，現在科研教學還沒有用於模擬變速恆頻的交流勵磁雙饋風力發電機的風力發電系統。實用新型內容[0003]本實用新型主要是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種用於模擬變速恆頻的交流勵磁雙饋風力發電機的風力發電系統，供教學和科研使用的一種雙饋風機勵磁控制裝置。[0004]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的[0005]一種雙饋風機勵磁控制裝置，其特徵在於，包括風力特性模擬裝置、分別與風力特性模擬裝置相連的交流勵磁發電裝置和DSP控制裝置，所述的DSP控制裝置還連接有一個勵磁變壓裝置，所述的勵磁變壓裝置通過一個激勵轉換開關與所述交流勵磁發電裝置相連。[0006]繞線式異步電機轉子為繞線型，通常採用交流勵磁方式，通過改變交流勵磁電流的頻率實現變速恆頻運行，其調速範圍為同步速士30%，與鼠籠式電機相比有了很大的提高，因此可以較好利用風能，實現額定風速以下的最佳效率運行；轉子勵磁變換器採用背對背的雙SPWM變換器，可以雙向傳送轉差功率，因此變換器的最大工作容量就是最大轉差容量，即30%的電機容量，與定子側全功率變換器容量相比，變換器容量相對較小，體積小，重量輕。交流勵磁雙饋風力發電系統有高效率，大容量、變換器容量較小等特點，在實際風力發電系統中得到了廣泛使用。[0007]在上述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，所述的交流勵磁發電裝置包括一個他勵直流發電機以及通過他勵直流發電機與所述風力特性模擬裝置相連的交流勵磁發電機。[0008]在上述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，所述DSP控制裝置包括一個轉子側DSP控制器以及通過所述轉子側DSP控制器同時與上述他勵直流發電機和交流勵磁發電機相連的電網側DSP控制器。[0009]在上述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，所述的勵磁變壓裝置包括一個平波電抗以及通過平波電抗與上述電網側DSP控制器相連的勵磁變壓器。[0010]在上述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，該雙饋風機勵磁控制裝置還包括一個主變壓器以及一端通過主變壓器與上述交流勵磁發電機相連的併網開關，所述併網開關另一端連接有電網。[0011]在上述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，上述激勵轉換開關分別連接有上述交流勵磁發電機、勵磁變壓器以及市電。[0012]因此，本實用新型具有如下優點1.設計合理，結構簡單且完全實用；2.能夠用於模擬變速恆頻的交流勵磁雙饋風力發電機的風力發電系統，供教學和科研使用。


[0013]圖1為本實用新型的電路結構示意圖。
具體實施方式
[0014]下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。[0015]實施例[0016]一種雙饋風機勵磁控制裝置，包括風力特性模擬裝置、分別與風力特性模擬裝置相連的交流勵磁發電裝置和DSP控制裝置，所述的DSP控制裝置還連接有一個勵磁變壓裝置，所述的勵磁變壓裝置通過一個激勵轉換開關與所述交流勵磁發電裝置相連。交流勵磁雙饋風力發電系統主迴路結構原理圖如圖1所示。雙饋發電機的定子直接與工頻電網相連，而轉子則通過能量可以雙向流動的背靠背雙SPWM變換器(電網側變換器和轉子側變換器)組成的交直交系統和電網相連。其中，交流勵磁雙饋風力發電機勵磁控制系統如圖由背靠背的雙SPWM變換器、基於TMS320F2812的勵磁控制器和勵磁變壓器、交流勵磁雙饋發電機等單元組成。[0017]交流勵磁發電裝置包括一個他勵直流發電機以及通過他勵直流發電機與所述風力特性模擬裝置相連的交流勵磁發電機；DSP控制裝置包括一個轉子側DSP控制器以及通過所述轉子側DSP控制器同時與上述他勵直流發電機和交流勵磁發電機相連的電網側DSP 控制器；勵磁變壓裝置包括一個平波電抗以及通過平波電抗與上述電網側DSP控制器相連的勵磁變壓器；該雙饋風機勵磁控制裝置還包括一個主變壓器以及一端通過主變壓器與上述交流勵磁發電機相連的併網開關，所述併網開關另一端連接有電網，激勵轉換開關分別連接有上述交流勵磁發電機、勵磁變壓器以及市電。[0018]電網側變換器(頻率士 15Hz，容量3kVA)的交流端通過勵磁變壓器與電網相連，直流側則與轉子側變換器的直流側並聯。電網側變換器的主要任務是維持變換器直流側的電壓穩定；電網側變換器採用PQ解耦控制策略，可實現變換器交流側的PQ四象限運行，在轉子亞同步速運行時向轉子提供勵磁功率和轉差功率，在轉子超同步速運行時，將轉子輸出的轉差功率傳送到電網。還可根據電網對無功功率的需求與電網交換無功功率，但通常為降低變換器容量而運行在單位功率因數狀態；其工作原理頻率跟蹤網頻，相序自動辨識自動適應；SPWM的變頻控制採用恆定載波比改變載波周期的方式調頻，查表獲得每個載波周期中的正弦脈衝寬度值。採用與電網電壓同步，改變調製波相對電網電壓相位的方法進行調相，以改變有功功率傳送方向和大小，維持直流電壓穩定在給定水平上。[0019]轉子側變換器(頻率50士 1Hz，容量3kVA)的直流側與電網側變換器的直流側並聯，其交流側與雙饋發電機的轉子繞組相連。主要任務是為雙饋發電機提供合適幅值和頻率的勵磁電流，實現發電機機端電壓的穩定控制、負責並聯運行機組之間無功功率的合理分配，實現最大風能功率追蹤等。其工作原理併網前根據網頻和轉速自動確定勵磁電流頻率和相序，跟蹤併網相位，跟蹤電網電壓幅值，為準同步併網創造條件；併網後維持勵磁電流頻率不變，或由人工調節，或由最大功率追蹤功能軟體自動調整；定電壓(定電流)控制時，根據電壓(電流)偏差自動調節輸出勵磁電流的大小，以維持機端電壓(勵磁電流)在給定水平上。採用恆定載波周期改變調製波頻率的方式調頻。[0020]雙SPWM變換器的控制器，採用的是當前國際上最先進的32位定點型數位訊號處理器(DSP)TMS320F2812，該DSP主頻高達150MHz，哈佛總線，流水線結構，運算速度快，精度高，片內資源豐富，功能強大。[0021]勵磁變壓器主要負責匹配轉子電壓與定子電壓，傳遞轉差功率和提供勵磁功率。 將勵磁變壓器並接在發電機機端可構成自並勵勵磁方式，將其並接在電網上可構成它勵勵磁方式；[0022]本裝置採用Autonics公司生產的10位絕對式光電編碼器，以獲得準確的轉子實際位置信號，實現矢量控制，保證輸出電能恆頻恆壓。準確、可靠的轉子位置信號是高性能變速恆頻雙饋發電系統正常運行的必要條件。[0023]交流勵磁雙饋發電機採用電力拖動用的繞線式異步電動機，為使其控制性能更加接近同類發電機，將額定電壓降額使用(額定電壓由380V降為300V)，使得電磁特性更加接近實際情況。[0024]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
權利要求1.一種雙饋風機勵磁控制裝置，其特徵在於，包括風力特性模擬裝置、分別與風力特性模擬裝置相連的交流勵磁發電裝置和DSP控制裝置，所述的DSP控制裝置還連接有一個勵磁變壓裝置，所述的勵磁變壓裝置通過一個激勵轉換開關與所述交流勵磁發電裝置相連。
2.根據權利要求2所述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，其特徵在於，所述的交流勵磁發電裝置包括一個他勵直流發電機以及通過他勵直流發電機與所述風力特性模擬裝置相連的交流勵磁發電機。
3.根據權利要求3所述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，其特徵在於，所述DSP控制裝置包括一個轉子側DSP控制器以及通過所述轉子側DSP控制器同時與上述他勵直流發電機和交流勵磁發電機相連的電網側DSP控制器。
4.根據權利要求4所述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，其特徵在於，所述的勵磁變壓裝置包括一個平波電抗以及通過平波電抗與上述電網側DSP控制器相連的勵磁變壓器。
5.根據權利要求5所述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，其特徵在於，該一種雙饋風機勵磁控制裝置還包括一個主變壓器以及一端通過主變壓器與上述交流勵磁發電機相連的併網開關，所述併網開關另一端連接有電網。
6.根據權利要求6所述的一種雙饋風機勵磁控制裝置，其特徵在於，上述激勵轉換開關分別連接有上述交流勵磁發電機、勵磁變壓器以及市電。
專利摘要本實用新型涉及一種控制裝置，尤其是涉及一種雙饋風機勵磁控制裝置。一種雙饋風機勵磁控制裝置，其特徵在於，包括風力特性模擬裝置、分別與風力特性模擬裝置相連的交流勵磁發電裝置和DSP控制裝置，所述的DSP控制裝置還連接有一個勵磁變壓裝置，所述的勵磁變壓裝置通過一個激勵轉換開關與所述交流勵磁發電裝置相連。因此，本實用新型具有如下優點1.設計合理，結構簡單且完全實用；2.能夠用於模擬變速恆頻的交流勵磁雙饋風力發電機的風力發電系統，供教學和科研使用。
文檔編號H02P9/14GK202282758SQ20112036799
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者陸繼明 申請人:武漢華大電力自動技術有限責任公司