[發明專利]一種雙饋風力發電機頻率閉環控制實驗裝置及控制方法

在審

• 申請號: 201410541081.6
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104242762A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 張飛;呂曉琪;郝斌;劉丕亮;徐曉鳳;張玉杰;劉敏麗;張曉麗
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: H02P9/14
• 分類號: H02P9/14
• 代理公司: 北京眾元弘策知識產權代理事務所(普通合伙) 11462
• 代理人: 安娜

1.一種雙饋風力發電機頻率閉環控制實驗裝置，其特征在于：該裝置包括PLC控制器、異步感應電動機、雙饋風力發電機、拖動變頻器、雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器、配電柜、開關柜、負載柜、同軸對拖聯軸器及其電機支架；PC機接收GPRS傳來的風況數據并進行數據處理后向PLC控制器發出控制信號；PLC控制器一方面通過通訊總線與拖動變頻器連接，PLC控制器另一方面通過通訊總線與雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器連接，PLC控制器控制拖動變頻器和雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器；拖動變頻器驅動異步感應電動機實現變頻調速，異步感應電動機與雙饋風力發電機經過同軸對拖聯軸器同軸連接，雙饋風力發電機轉子接雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器，雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器配有制動電阻或具有四象限運行功能進行電能回饋；雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器通過第一開關柜與配電柜連接，拖動變頻器通過第二開關柜與配電柜連接，配電柜與配電變壓器連接，雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器通過第一開關柜取電，拖動變頻器通過第二開關柜取電；雙饋風力發電機定子通過保護器件開關柜與負載柜相連接。

2.根據權利要求1所述的雙饋風力發電機頻率閉環控制實驗裝置，其特征在于：拖動變頻器和雙饋風力發電機定子出線側接入電能質量分析儀，實現在線檢測電能輸入和輸出的波形、頻率、電壓。

3.根據權利要求2所述的雙饋風力發電機頻率閉環控制實驗裝置，其特征在于：雙饋風力發電機定子和雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器接入測量儀，測量雙饋風力發電機定子和轉子側的電壓、頻率。

4.根據權利要求2或3所述的雙饋風力發電機頻率閉環控制實驗裝置，其特征在于：拖動變頻器直流側并連chopper電阻保護電路，雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器連接crowbar電路，起到低電壓穿越功能。

5.根據權利要求4所述的雙饋風力發電機頻率閉環控制實驗裝置，其特征在于：在雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器進線側接入濾波電抗器，有效地保護雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器和改善功率因數。

6.一種如權利要求1所述的雙饋風力發電機頻率閉環控制實驗裝置的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)采集雙饋風力發電機實時轉速及雙饋風力發電機定子電壓頻率；

(2)計算得出雙饋風力發電機轉子的勵磁電流頻率及其旋轉方向；

(3)調節雙饋風力發電機轉子的勵磁電流頻率，實現閉環控制。

7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于：通過電能質量分析儀測量雙饋風力發電機定子電壓的頻率信號f1，將雙饋風力發電機定子電壓的頻率信號f1與給定的信號f0比較后得到△f，采集的雙饋風力發電機轉子的轉速n經過(p/60)*n處理與△f進行求和計算后送入PLC控制器中的PID控制模塊，PID控制模塊輸出勵磁電流頻率信號控制雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器，通過雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器改變雙饋風力發電機轉子勵磁電流的頻率，最終實現閉環控制，其中p為雙饋風力發電機轉子的極對數。

8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于：通過光電編碼器采集雙饋風力發電機轉子的轉速n。

9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于：通過監測雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器輸出的勵磁電流頻率旋轉方向確定雙饋風力發電機的工作狀態，當雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器輸出的勵磁電流頻率旋轉方向為正時，雙饋風力發電機工作在亞同步狀態；當雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器輸出的勵磁電流頻率旋轉方向為負時，雙饋風力發電機工作在超同步狀態；當雙饋風力發電機轉子側勵磁變頻器輸出的勵磁電流為零時，雙饋風力發電機工作在同步狀態。