[发明专利]一种具有低电压穿越能力的新型变桨控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电变桨控制领域，具体地，涉及一种具有低电压穿越能力的新型变桨控制装置及控制方法。

背景技术

随着风电机组技术的进步，风电机组单机容量不断增加，风电厂规模不断扩大，风电在电网中所占的比例得到了迅速提高，目前许多国家的风电并网准则都对风电场提过了更高的要求：当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够在一定时间范围内持续运行而不脱网，同时加大力度向电网输送无功参与电网的电压控制，并在故障切除后能尽快帮助电力系统恢复稳定运行，也就是说风电机组要具有低电压穿越的能力。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种具有低电压穿越能力的新型变桨控制装置及控制方法，通过检测发电机A、B相定子电流、发电机转子转速、电网电压进行控制器模式的选择和控制，实现在正常模式、紧急停机模式和低电压穿越模式下的变桨控制；且能够保障变桨系统的控制精度，响应速度，可靠性以及风力发电机组的低电压穿越能力，最终提高整个风力发电机组的发电效率和电能质量。

为实现上述目的，所采用的技术方案是：

一种具有低电压穿越能力的新型变桨控制装置，其外围设备包括轴柜，A、B相电流传感器，电网电压传感器，绝对式、增量式编码器，变桨电机，所述控制装置包括控制器、电源管理模块、存储器模块、通信模块、电流信号调理电路、电压信号调理电路、速度信号调理电路、开关量信号调理电路、SVPWM输出模块、智能功率模块、整流模块、后备电池；所述控制器与所述的电源管理模块、存储器模块、通信模块电连接；所述电流信号调理电路的输入端电连接在所述A、B相电流传感器的输出端，该电流信号调理电路的输出端电连接在所述控制器上；所述电压信号调理电路的输入端电连接在所述电网电压传感器的输出端，该电压信号调理电路的输出端电连接在控制器上；所述速度信号调理电路的输入端电连接在所述绝对式、增量式编码器的输出端，该速度信号调理电路的输出端电连接在控制器上；所述开关量信号调理电路与所述的控制器、轴柜中的开关量信号电连接；所述SVPWM输出模块分别电连接在所述智能功率模块和控制器上；电网电压通过所述整流模块与所述智能功率模块实现电连接；所述后备电池与所述控制器和智能功率模块分别电连接；所述的智能功率模块电连接于所述的变桨电机。

所述电流信号调理电路为4路电流输入信号的调理电路。

所述电压信号调理电路为3路电压输入信号的调理电路。

所述速度信号调理电路为2路速度输入信号的调理电路。

所述述开关量信号调理电路为8路开关量输入信号的调理电路。

所述控制器采用DSP和FPGA的双处理器架构。

同时本发明的技术方案还公开了一种具有低电压穿越能力的新型变桨控制装置的控制方法，包括以下步骤：

所述电流信号调理电路将通过A、B相电流传感器的发电机A、B相定子电流信号经滤波放大处理后输出给控制器； 

所述速度信号调理电路将通过所述绝对式、增量式编码器的发电机转子转速信号经滤波放大处理后输出给控制器；

所述电压信号调理电路将通过所述电网电压传感器的电网电压信号经滤波放大处理后输出给控制器；

控制器将所述的发电机A、B相定子电流信号、发电机转子转速信号、电网电压信号转换为数字信号；之后，该控制器判断：

所述发电机A、B相定子电流信号是否大于2倍的额定电流且持续时间超过了40ms；

所述发电机转子转速信号是否大于1.1倍的额定转速且持续时间超过了40ms；

如果所述发电机A、B相定子电流信号大于2倍的额定电流且持续时间超过了40ms，或者所述发电机转子转速信号大于1.1倍的额定转速且持续时间超过了40ms，则所述控制器进入紧急停机模式，按照给定的顺桨速度，采用基于矢量变换和SVPWM的三闭环控制，实现顺桨；否则该控制器判断所述的电网电压是否跌落； 

如果所述的电网电压没有跌落，则控制器进入正常模式，采用基于矢量变换和SVPWM的三闭环控制，按照给定的正常模式下的变桨速度，实现变桨控制；否则控制器判断所述的电网电压跌落是否低于规定的电压轮廓曲线；

如果所述的电网电压跌落低于规定的电压轮廓曲线，则所述控制器进入紧急停机模式，按照给定的顺桨速度，采用基于矢量变换和SVPWM的三闭环控制，实现顺桨；否则该控制器进入低电压穿越模式，启动所述后备电源给变桨系统供电，通过对相关的故障进行屏蔽，按照给定的低电压穿越模式下的变桨速度，采用基于矢量变换和SVPWM的三闭环控制，实现变桨控制。