[发明专利]一种双馈风力发电机的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及动力发电控制技术领域，特别涉及一种双馈风力发电机的控制系统。

背景技术

在风力发电中，由于风速变幻莫测，故对其的利用存在一定的困难。因此，研究如何改善风力发电技术、如何提高风力发电机组的效率与如何最充分地利用风能资源有着十分重要的意义。风力发电机组包括作为原动机的风力机和将机械能转变为电能的发电机。其中，作为原动机的风力机，其效率在很大程度上决定了整个风力发电机组的效率，而风力机的效率又在很大程度上取决于其负荷是否处于最佳状态。不管一个风力机是如何精细地设计和施工建造，若它处于过载或久载的状态下，都会损失其效率。从风力机的气动曲线可以看出，存在一个最佳周速比λ，对应一个最佳的效率。所以风力发电机的最佳控制是维持最佳周速比λ。另外，由于要考虑电网对有功功率和无功功率的要求，所以风力机最佳工况时的转速应由其气动曲线及电网的功率指令综合得出。也就是说，风力发电机的转速随风速及负荷的变化应及时作出相应的调整，依靠转子动能的变化，吸收或释放功率，减少对电网的扰动。通过变换器控制器对逆变电路中功率器件的控制。可以改变双馈发电机转子励磁电流的幅值、频率及相位角，达到调节其转速、有功功率和无功功率的目的，既提高了机组的效率，又对电网起到稳频、稳压的作用。

而双馈发电机的控制系统可分为三个单元:转速调整单元、有功功率调整单元、电压调整单元(无功功率调整)。它们分别接受风速和转速、有功功率、无功功率指令，并产生一个综合信号，送给励磁控制装置，改变励磁电流的幅值、频率与相位角，以满足系统的要求。由于双馈电机既可调节有功功率，又可调节无功功率，有风时，机组并网发电;无风时，也可作抑制电网频率和电压波动的补偿装置。

在机组运行过程中，需要对电网、风况和机组的运行状况进行监测和记录和对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，是实现风力机组安全运行的重要保证。机组主控制系统的电力参数监测包括：电网和发电机的电压、电流、功率、功率因数；风力参数的监测包括：风速和风向；机组状态参数监测包括：转速、温度、震动、扭矩、油位和机械刹车状况。

综上所述，在风力发电中，既需要解决机组内部各部件与机组控制系统间的可靠通讯联络方式和通讯协议、模块结构功能规划、控制系统的抗干扰问题和复杂实时控制算法的实现、风电系统的远程、现场监控(全嵌入式控制)技术、风电场实时调度技术等问题；又需要解决如何对机组各参数进行实时监测与如何进行故障诊断并采取合理的处理方法与程序等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双馈风力发电机的控制系统，该系统高度智能化，既可解决机组内部各部件与机组控制系统间的可靠通讯联络方式和通讯协议、模块结构功能规划、控制系统的抗干扰问题和复杂实时控制算法的实现、风电系统的远程、现场监控(全嵌入式控制)技术、风电场实时调度技术等问题；又可解决如何对机组各参数进行实时监测与如何进行故障诊断并采取合理的处理方法与程序等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：包括数字信号处理器与上位机，所述数字信号处理器包括依次连接的输入模块、数据库模块与输出模块；所述上位机包括管理/监控/调度模块、与管理/监控/调度模块双向通信的监控界面；管理/监控/调度模块分别控制输入模块与输出模块；且管理/监控/调度模块与数据库模块双向通信。 

优选地，所述数字信号处理器包括第一数字信号处理器与第二数字信号处理器；其中，所述电网侧变换器通过第一数字信号处理器与上位机双向通信；所述转子侧变换器通过第二数字信号处理器与上位机双向通信。

优选地，所述上位机为PC   机和/或触摸屏，两者不同时与数字信号处理器连接。

优选地，所述数字信号处理器通过MODBUS通讯协议RS-485与上位机连接。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：本发明双馈风力发电机的控制系统高度智能化，且功能强大，其既可解决机组内部各部件与机组控制系统间的可靠通讯联络方式和通讯协议、模块结构功能规划、控制系统的抗干扰问题和复杂实时控制算法的实现、风电系统的远程、现场监控(全嵌入式控制)技术、风电场实时调度技术等问题；又可解决如何对机组各参数进行实时监测与如何进行故障诊断并采取合理的处理方法与程序等问题。该系统解决问题的综合性强，效率高，值得推荐。

附图说明

图1是本发明双馈风力发电机的控制系统的结构框图；

图2是本发明双馈风力发电机的控制系统的实物结构图。

具体实施方式