[發明專利]無刷雙饋電機勵磁控制系統及利用該系統的控制方法

在審

• 申請號: 201210293126.3
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102868346A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 劉宏鑫;向守兵;譚應朝;馬文武;杜戰波;趙雅茹
• 申請（專利權）人: 北京索德電氣工業有限公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;H02P6/08
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 吳杰

技術領域

本發明涉及一種電機自動控制系統及控制方法，特別是涉及一種用于無刷雙饋電機的勵磁控制系統及控制方法。

背景技術

目前，無刷雙饋電機設計及其控制系統的研究已經進行幾十年，但是仍未解決應用中一些關鍵問題，如無刷雙饋電機系統模型復雜，沒有現成的控制算法和控制系統拓撲結構，現有控制系統對于無刷雙饋電機正常運行時負載的突增突減以及無刷轉子轉速的變化不能做出快速反應，在負載條件較大范圍內變化時，不能夠始終保持同步電機硬的機械特性，不具有運行效率高、節能、穩定性好、可靠性高的特點。需要人工介入，不是真正意義上的閉環控制系統。

現有的控制系統既不能保證無刷雙饋電機在發電運行狀態下，始終保持恒頻恒壓發電，也不能保證在電動運行狀態下，實現無刷轉子轉速快速調整。所以至今在全世界還沒有產業化的報導。

發明內容

本發明的目的是提供一種無刷雙饋電機勵磁控制系統，解決無刷雙饋電機的勵磁控制結構復雜，功能單一，適應性差的技術問題。

本發明的另一個目的是提供一種利用上述無刷雙饋電機勵磁控制系統，進行無刷雙饋電機勵磁控制的方法，解決對無刷雙饋電機控制過程繁瑣、控制精度差的技術問題。

本發明的另一個目的是提供一種利用上述無刷雙饋電機勵磁控制系統的風力發電系統。

本發明的另一個目的是提供一種利用上述無刷雙饋電機勵磁控制系統的軸帶發電系統。

本發明的無刷雙饋電機勵磁控制系統，包括PWM整流單元、第一電流傳感器、平波電抗器、接觸器、勵磁控制器與逆變單元、操作與顯示單元、儲能裝置、BOOST電抗器、軟啟動電路、第一電壓檢測電路、第二電壓檢測電路；

PWM整流單元的第一個三相輸入端順序串聯BOOST電抗器、軟啟動電路、平波電抗器后連接無刷雙饋電機的功率繞組，PWM整流單元的直流輸出端通過正、負極直流母線連接勵磁控制器與逆變單元的直流輸入端，勵磁控制器與逆變單元的三相輸出端連接無刷雙饋電機的控制繞組，PWM整流單元的直流輸出端連接的正、負極直流母線上并聯儲能裝置；

勵磁控制器與逆變單元的信號輸入端接收編碼器采集的無刷雙饋電機轉速信號、第二電壓檢測電路采集的無刷雙饋電機的功率繞組與PWM整流單元的第一個三相輸入端間三相線路的電壓變化信號和第一電流傳感器采集的無刷雙饋電機的功率繞組與PWM整流單元的第一個三相輸入端間三相線路的電流變化信號；

PWM整流單元的另一個三相輸入端接收第一電壓檢測電路采集的無刷雙饋電機的功率繞組與PWM整流單元的第一個三相輸入端間三相線路的電壓變化信號；

勵磁控制器與逆變單元與操作與顯示單元間通過數據端口連接；接觸器一端連接在平波電抗器與軟啟動電路間的三相線路上，另一端與電網、電力負載、電源或局域電網中的一種相連接。

所述BOOST電抗器直接串聯在PWM整流單元和軟啟動電路之間，或者與非容性元件串聯在PWM整流單元和軟啟動電路之間。

還包括隔離變壓器，在平波電抗器與軟啟動電路間的三相線路上串聯隔離變壓器。

還包括后備直流電源，在PWM整流單元的直流輸出端連接的正、負極直流母線上并聯后備直流電源。

所述一種無刷雙饋電機勵磁控制系統，其中：所述PWM整流單元有兩個三相輸入端，一個三相輸入端引入的三相線路依次通過BOOST電抗器、軟啟動電路、隔離變壓器、平波電抗器與無刷雙饋感應發電機的三相功率繞組相連，另一個三相輸入端連接第一電壓檢測電路的輸出端，第一電壓檢測電路輸入端引入的三相線路直接連接在軟啟動電路與隔離變壓器之間對應的三相線路上；

PWM整流單元的輸出端正、負直流母線和勵磁控制器與逆變單元的正、負輸入端相連；在PWM整流單元和勵磁控制器與逆變單元之間的正負直流母線上并聯接有儲能裝置；

勵磁控制器與逆變單元的一個三相輸出端引出的三相線路與無刷雙饋感應發電機的三相控制繞組相連，勵磁控制器與逆變單元的一個信號輸入端連接第二電壓檢測電路的輸出端，第二電壓檢測電路的輸入端引入的三相線路直接連接在隔離變壓器與平波電抗器之間對應的三相線路上，勵磁控制器與逆變單元的另一個信號輸入端連接電流檢測電路的輸出端，三相線路上的第一電流傳感器的輸出端與電流檢測電路的輸入端連接；