[发明专利]无刷双馈电机励磁控制系统及利用该系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机自动控制系统及控制方法，特别是涉及一种用于无刷双馈电机的励磁控制系统及控制方法。

背景技术

目前，无刷双馈电机设计及其控制系统的研究已经进行几十年，但是仍未解决应用中一些关键问题，如无刷双馈电机系统模型复杂，没有现成的控制算法和控制系统拓扑结构，现有控制系统对于无刷双馈电机正常运行时负载的突增突减以及无刷转子转速的变化不能做出快速反应，在负载条件较大范围内变化时，不能够始终保持同步电机硬的机械特性，不具有运行效率高、节能、稳定性好、可靠性高的特点。需要人工介入，不是真正意义上的闭环控制系统。

现有的控制系统既不能保证无刷双馈电机在发电运行状态下，始终保持恒频恒压发电，也不能保证在电动运行状态下，实现无刷转子转速快速调整。所以至今在全世界还没有产业化的报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刷双馈电机励磁控制系统，解决无刷双馈电机的励磁控制结构复杂，功能单一，适应性差的技术问题。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述无刷双馈电机励磁控制系统，进行无刷双馈电机励磁控制的方法，解决对无刷双馈电机控制过程繁琐、控制精度差的技术问题。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述无刷双馈电机励磁控制系统的风力发电系统。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述无刷双馈电机励磁控制系统的轴带发电系统。

本发明的无刷双馈电机励磁控制系统，包括PWM整流单元、第一电流传感器、平波电抗器、接触器、励磁控制器与逆变单元、操作与显示单元、储能装置、BOOST电抗器、软启动电路、第一电压检测电路、第二电压检测电路；

PWM整流单元的第一个三相输入端顺序串联BOOST电抗器、软启动电路、平波电抗器后连接无刷双馈电机的功率绕组，PWM整流单元的直流输出端通过正、负极直流母线连接励磁控制器与逆变单元的直流输入端，励磁控制器与逆变单元的三相输出端连接无刷双馈电机的控制绕组，PWM整流单元的直流输出端连接的正、负极直流母线上并联储能装置；

励磁控制器与逆变单元的信号输入端接收编码器采集的无刷双馈电机转速信号、第二电压检测电路采集的无刷双馈电机的功率绕组与PWM整流单元的第一个三相输入端间三相线路的电压变化信号和第一电流传感器采集的无刷双馈电机的功率绕组与PWM整流单元的第一个三相输入端间三相线路的电流变化信号；

PWM整流单元的另一个三相输入端接收第一电压检测电路采集的无刷双馈电机的功率绕组与PWM整流单元的第一个三相输入端间三相线路的电压变化信号；

励磁控制器与逆变单元与操作与显示单元间通过数据端口连接；接触器一端连接在平波电抗器与软启动电路间的三相线路上，另一端与电网、电力负载、电源或局域电网中的一种相连接。

所述BOOST电抗器直接串联在PWM整流单元和软启动电路之间，或者与非容性元件串联在PWM整流单元和软启动电路之间。

还包括隔离变压器，在平波电抗器与软启动电路间的三相线路上串联隔离变压器。

还包括后备直流电源，在PWM整流单元的直流输出端连接的正、负极直流母线上并联后备直流电源。

所述一种无刷双馈电机励磁控制系统，其中：所述PWM整流单元有两个三相输入端，一个三相输入端引入的三相线路依次通过BOOST电抗器、软启动电路、隔离变压器、平波电抗器与无刷双馈感应发电机的三相功率绕组相连，另一个三相输入端连接第一电压检测电路的输出端，第一电压检测电路输入端引入的三相线路直接连接在软启动电路与隔离变压器之间对应的三相线路上；

PWM整流单元的输出端正、负直流母线和励磁控制器与逆变单元的正、负输入端相连；在PWM整流单元和励磁控制器与逆变单元之间的正负直流母线上并联接有储能装置；

励磁控制器与逆变单元的一个三相输出端引出的三相线路与无刷双馈感应发电机的三相控制绕组相连，励磁控制器与逆变单元的一个信号输入端连接第二电压检测电路的输出端，第二电压检测电路的输入端引入的三相线路直接连接在隔离变压器与平波电抗器之间对应的三相线路上，励磁控制器与逆变单元的另一个信号输入端连接电流检测电路的输出端，三相线路上的第一电流传感器的输出端与电流检测电路的输入端连接；