[發(fā)明專利]改進(jìn)式雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710733060.8
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107465208B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹政;李鵬;張永明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制方法，其特征在于，采用三級控制方案對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作方式進(jìn)行選擇控制，設(shè)定扭矩參考值的關(guān)系為J₁﹤J₂﹤J₃，根據(jù)扭矩參考值實(shí)施對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不同工作狀態(tài)的選擇控制，具體如下：

a. 第一級控制方案：

當(dāng)主控制系統(tǒng)檢測到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸的扭矩未達(dá)到設(shè)定的明顯扭矩參考值J₁時，采用磁變流器控制方法，通過增大雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)電葉片阻尼，來減小雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸的扭矩，實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的減速控制；

b. 第二級控制方案：

當(dāng)主控制系統(tǒng)檢測到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸的扭矩達(dá)到明顯扭矩參考值J₂時，或者超過明顯扭矩參考值J₂時，但未達(dá)到需要停機(jī)操作時的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸工作極限扭矩參考值J₃時，采用無級變速器控制方法，來減小雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸的扭矩，實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的減速控制；

c. 第三級控制方案：

當(dāng)主控制系統(tǒng)檢測到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸的扭矩達(dá)到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸工作極限扭矩參考值J₃時，采用自動離合控制方法，來減小雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸的扭矩，控制離合器脫開雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)電葉片和轉(zhuǎn)子，切斷風(fēng)電葉片和轉(zhuǎn)子之間的動力傳輸，能使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子處于空載狀態(tài)。

2.一種改進(jìn)式雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，包括風(fēng)電葉片（5）、齒輪增速箱（1）、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）和AC-DC-AC變換器（7）,所述齒輪增速箱（1）前端連接風(fēng)電葉片（5），后端連接雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的電機(jī)主軸，其特征在于：還設(shè)有磁變流器（4）、無極變速器（3）、離合器（6）和主控制系統(tǒng)，所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）電機(jī)軸還連接無極變速器（3）和離合器（6），所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）電壓輸出端分別連接磁變流器（4）和AC-DC-AC變換器（7），其中，所述AC-DC-AC變換器（7）還通過電源線連接電源系統(tǒng)（8），所述雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）通過AC-DC-AC變換器（7）與電網(wǎng)連接；

采用三級控制方案對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的工作方式進(jìn)行選擇控制，設(shè)定扭矩參考值的關(guān)系為J₁﹤J₂﹤J₃，根據(jù)扭矩參考值由主控制系統(tǒng)實(shí)施對雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的不同工作狀態(tài)的選擇控制，具體如下：

a. 第一級控制方案：

當(dāng)主控制系統(tǒng)檢測到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的主軸的扭矩未達(dá)到設(shè)定的明顯扭矩參考值J₁時，采用磁變流器控制方法，通過主控制系統(tǒng)控制磁變流器（4）來增大雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的風(fēng)電葉片（5）的阻尼，來減小雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的主軸的扭矩，實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的轉(zhuǎn)子的減速控制；

b. 第二級控制方案：

當(dāng)主控制系統(tǒng)檢測到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的主軸的扭矩達(dá)到明顯扭矩參考值J₂時，或者超過明顯扭矩參考值J₂時，但未達(dá)到需要停機(jī)操作時的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的主軸工作極限扭矩參考值J₃時，采用無級變速器控制方法，通過主控制系統(tǒng)控制無極變速器（3）來減小雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的主軸的扭矩，實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的轉(zhuǎn)子的減速控制；

c. 第三級控制方案：

當(dāng)主控制系統(tǒng)檢測到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的主軸的扭矩達(dá)到雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的主軸工作極限扭矩參考值J₃時，采用自動離合控制方法，來減小雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的主軸的扭矩，主控制系統(tǒng)控制離合器（6）脫開雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的風(fēng)電葉片（5）和轉(zhuǎn)子，切斷風(fēng)電葉片（5）和轉(zhuǎn)子之間的動力傳輸，能使雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）的轉(zhuǎn)子處于空載狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述改進(jìn)式雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于：所述磁變流器（4）包括網(wǎng)側(cè)模塊（9）和轉(zhuǎn)子側(cè)模塊（10）以及周邊電路系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)子側(cè)模塊（10）與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）信號連接，在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）和網(wǎng)側(cè)模塊（9）之間設(shè)置周邊電路系統(tǒng)，周邊電路系統(tǒng)依次由并網(wǎng)接觸器（12）、電網(wǎng)側(cè)斷路器（11）、電網(wǎng)側(cè)軟啟接觸器（13）、電阻（14）和電感（15）串聯(lián)形成，其中并網(wǎng)接觸器（12）的一個觸頭與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（2）連接，并網(wǎng)接觸器（12）的另一個觸頭同時與電網(wǎng)側(cè)斷路器（11）的一個觸點(diǎn)和熔斷器（17）的一端分別連接，電網(wǎng)側(cè)斷路器（11）的另一個觸點(diǎn)與電網(wǎng)側(cè)軟啟接觸器（13）的一個觸點(diǎn)和電網(wǎng)分別連接，電網(wǎng)側(cè)軟啟接觸器（13）的另一個觸點(diǎn)與電阻（14）的一端連接，電阻（14）的另一端同時與熔斷器（17）的另一端和電感（15）的一端連接，電感（15）的另一端與網(wǎng)側(cè)模塊（9）連接，在電網(wǎng)和網(wǎng)側(cè)模塊（9）之間，由電網(wǎng)側(cè)軟啟接觸器（13）、電阻（14）和電感（15）依次串聯(lián)形成上網(wǎng)工作電路，并由電網(wǎng)側(cè)斷路器（11）、熔斷器（17）和電感（15）依次串聯(lián)形成保護(hù)電路，在所述網(wǎng)側(cè)模塊（9）與轉(zhuǎn)子側(cè)模塊（10）之間并接直流母線電容（16）。