[發(fā)明專(zhuān)利]用于轉(zhuǎn)子集成變流器的雙饋發(fā)電系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210813628.8
• 申請(qǐng)日: 2022-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114977931A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔學(xué)深;李天伯;羅應(yīng)立;趙海森
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/00
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/00;H02P21/18;H02P21/14;H02P27/06;H02K3/50;H02M7/155;H02M7/515
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 姜有保

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子集成變流器的雙饋發(fā)電系統(tǒng)及控制方法，包括雙饋發(fā)電機(jī)，所述雙饋發(fā)電機(jī)為無(wú)刷繞線型雙饋發(fā)電機(jī)，所述雙饋發(fā)電機(jī)設(shè)有定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組；旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸，所述旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組可輸出交流電；旋轉(zhuǎn)變流器，所述旋轉(zhuǎn)變流器包括整流單元、控制器和逆變單元，所述整流單元用于將旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；所述逆變單元用于將所述直流電轉(zhuǎn)換成交流電，并輸入至雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組；所述控制器用于對(duì)所述逆變單元進(jìn)行控制。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)的無(wú)刷化，減少維護(hù)成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于轉(zhuǎn)子集成變流器的雙饋發(fā)電系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

隨著雙碳目標(biāo)的提出，發(fā)展新能源發(fā)電是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要方式，未來(lái)新能源發(fā)電將迎來(lái)快速發(fā)展時(shí)期。雙饋發(fā)電機(jī)以其運(yùn)行方式靈活、結(jié)構(gòu)可靠等優(yōu)點(diǎn)，在風(fēng)力、水力、船舶軸帶等變速領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，近年來(lái)的關(guān)注度較高。

傳統(tǒng)的雙饋發(fā)電機(jī)采用的是通過(guò)電刷、滑環(huán)將交流電引入到轉(zhuǎn)子繞組，增加了系統(tǒng)的維護(hù)成本，并且在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生粉塵和換向火花，具有易燃易爆的危險(xiǎn)，同時(shí)降低了裝置的可靠性。因此有必要研發(fā)出一種新型雙饋發(fā)電系統(tǒng)，省去雙饋發(fā)電機(jī)的滑環(huán)電刷，實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)的無(wú)刷化，并減少維護(hù)成本，同時(shí)提高機(jī)組的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種轉(zhuǎn)子集成變流器的雙饋發(fā)電系統(tǒng)及控制方法，實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)的無(wú)刷化，減少維護(hù)成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明具有兩個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案：

1、一種用于轉(zhuǎn)子集成變流器的雙饋發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：

雙饋發(fā)電機(jī)，所述雙饋發(fā)電機(jī)為無(wú)刷繞線型雙饋發(fā)電機(jī)，包括定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組；

旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子與雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸，所述旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組輸出交流電；

旋轉(zhuǎn)變流器，所述旋轉(zhuǎn)變流器包括整流單元、控制器和逆變單元，所述整流單元用于將所述旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電；所述逆變單元用于將所述直流電轉(zhuǎn)換成交流電，并輸入至所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組。

進(jìn)一步地，所述控制器包括控制單元、PI調(diào)節(jié)單元，所述PI調(diào)節(jié)單元用于對(duì)所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和定子側(cè)輸出的無(wú)功功率進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓參考值；所述控制單元根據(jù)所述轉(zhuǎn)子電壓參考值控制所述逆變單元，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和定子側(cè)無(wú)功功率進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，所述控制器還包括脈沖信號(hào)發(fā)生單元，所述控制單元根據(jù)所述轉(zhuǎn)子電壓參考值，控制所述脈沖信號(hào)發(fā)生單元產(chǎn)生PWM信號(hào)以控制所述逆變單元。

進(jìn)一步地，所述控制單元根據(jù)當(dāng)前風(fēng)力參數(shù)，確定所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和定子無(wú)功功率參考值，并將所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和定子無(wú)功功率參考值輸入至所述PI調(diào)節(jié)單元。

進(jìn)一步地，還包括電流傳感器、電壓傳感器，分別用于檢測(cè)所述雙饋發(fā)電機(jī)的定子側(cè)電流、轉(zhuǎn)子側(cè)電流和定子側(cè)電壓，所述電流傳感器、電壓傳感器的信號(hào)輸出端接控制器。

進(jìn)一步地，還包括轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器采用光電碼盤(pán)或光電編碼器，用于檢測(cè)所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，所述轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)輸出端接控制器。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)變流器設(shè)置于所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，位于所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和所述旋轉(zhuǎn)電樞式勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子之間。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)變流器的容量小于所述雙饋發(fā)電機(jī)的容量。

進(jìn)一步地，當(dāng)雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時(shí)，所述控制單元通過(guò)控制所述逆變單元來(lái)調(diào)節(jié)所述雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組的電壓與頻率，以維持所述雙饋發(fā)電機(jī)的定子繞組的電壓與頻率恒定，實(shí)現(xiàn)所述雙饋發(fā)電機(jī)的變速恒頻發(fā)電。