[發明專利]基于無刷雙饋電機的變速恒頻發電控制裝置及發電方法

有效

• 申請號: 201410292442.8
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104052356B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 姜向龍;趙文才
• 申請（專利權）人: 合康變頻科技（武漢）有限公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種變速恒頻發電控制裝置和發電方法，特別涉及一種基于無刷雙饋電機的變速恒頻發電控制裝置。

背景技術

在變速恒頻發電系統中，采用交流勵磁技術的有刷雙饋電機因電機控制簡單、制造技術成熟等優點有著廣泛應用，然而由于有刷雙饋電機存在電刷，容易損壞，難以維護。為了克服上述問題，無刷雙饋電機開始被人們關注，這種無刷雙饋電機省去了電刷和滑環結構，具有維護方便、控制精度高、性能可靠等優點。另外，由于無刷雙饋電機的定子繞組可以雙饋，因此當作為交流調速電機時，僅須控制繞組提供轉差功率即可，從而大大減小了控制裝置中變頻器的容量，降低了系統成本；而且，通過選擇合適的定轉子極數即可使同步轉速非常低，因此特別適合于風力、軸帶發電等。在獨立發電系統中，這種電機逐漸獲得應用，因此現在迫切需要研發一種應用在獨立發電系統中的無刷雙饋電機的控制裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于無刷雙饋電機的變速恒頻發電控制裝置和發電方法，解決了現有技術中關于利用無刷雙饋電機進行變速恒頻發電過程中難以控制的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于無刷雙饋電機的變速恒頻發電控制裝置，所述無刷雙饋電機包括功率繞組、控制繞組和轉子繞組，所述功率繞組構成獨立電網的發電繞組，所述變速恒頻發電控制裝置包括雙PWM變頻系統和對所述雙PWM變頻系統進行變頻控制的發電控制系統，所述雙PWM變頻系統包括PWM整流器和PWM逆變器，所述PWM逆變器輸出端與所述無刷雙饋電機的控制繞組相連接，用于調節所述控制繞組側的電壓和頻率；所述發電控制系統包括設定單元、功率繞組電壓檢測單元、控制繞組電流檢測單元、SVPWM調節單元、電壓外環控制器、電流內環控制器和鎖相環控制器，

所述設定單元用于設定控制繞組側無功指令電流、電網參考電壓和電網參考頻率，所述電網參考電壓為功率繞組側參考電壓，所述電網參考頻率為功率繞組側參考頻率；

所述功率繞組電壓檢測單元用于采樣所述功率繞組側輸出電壓，并將所述功率繞組側輸出電壓傳輸給所述電壓外環控制器；

所述控制繞組電流檢測單元用于采樣所述控制繞組側三相電流，并通過坐標變換將所述控制繞組側三相電流轉換為有功反饋電流和無功反饋電流傳輸給所述電流內環控制器；

所述電壓外環控制器用于將功率繞組側反饋電壓和所述設定的電網參考電壓進行比較調節，并輸出有功指令電流至所述電流內環控制器；所述功率繞組側反饋電壓為所述功率繞組側輸出電壓的有效值；

所述電流內環控制器用于將所述有功指令電流和所述有功反饋電流進行比較調節，并輸出有功指令電壓至SVPWM調節單元；以及用于將所述無功反饋電流和所述設定的無功指令電流比較調節并輸出無功指令電壓至SVPWM調節單元；

所述SVPWM調節單元與所述PWM逆變器相連接，用于采用矢量控制方法將所述有功指令電壓和無功指令電壓合成為用于控制PWM逆變器開關的指令；

所述鎖相環控制器，用于以所述電網參考電壓定向，通過比較電網參考電壓的相位和功率繞組側輸出電壓的相位，調節控制繞組側頻率，使所述功率繞組側輸出頻率追蹤設定的電網參考頻率。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述電壓外環控制器包括相連接的第一減法器和第一PI調節器，所述第一減法器用于比較所述功率繞組側反饋電壓和所述電網參考電壓，并輸出電壓比較結果至所述第一PI調節器；所述第一PI調節器用于對所述比較結果進行調節，并輸出有功指令電流至所述電流內環控制器。

進一步，所述電流內環控制器包括第二減法器、第二PI調節器、第三減法器和第三PI調節器，

所述第二減法器與所述第一PI調節器輸出端相連接，用于比較所述有功指令電流和所述有功反饋電流，并輸出有功電流比較結果至所述第二PI調節器；

所述第二PI調節器，用于對所述比較結果進行調節，并輸出有功指令電壓至所述SVPWM調節單元；

所述第三減法器用于比較所述無功指令電流和所述無功反饋電流，并輸出無功電流比較結果至第三PI調節器；

所述第三PI調節器，用于對所述比較結果進行調節，并輸出無功指令電壓至所述SVPWM調節單元。

進一步，所述鎖相環控制器包括轉子頻率測量單元、第一積分器、第四減法器、第四PI調節器、第五減法器和第六減法器，

所述轉子頻率測量單元，用于測量所述無刷雙饋電機等效轉子頻率，并將所述等效轉子頻率發送給第五減法器；