[发明专利]基于无刷双馈电机的变速恒频发电控制装置及发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变速恒频发电控制装置和发电方法，特别涉及一种基于无刷双馈电机的变速恒频发电控制装置。

背景技术

在变速恒频发电系统中，采用交流励磁技术的有刷双馈电机因电机控制简单、制造技术成熟等优点有着广泛应用，然而由于有刷双馈电机存在电刷，容易损坏，难以维护。为了克服上述问题，无刷双馈电机开始被人们关注，这种无刷双馈电机省去了电刷和滑环结构，具有维护方便、控制精度高、性能可靠等优点。另外，由于无刷双馈电机的定子绕组可以双馈，因此当作为交流调速电机时，仅须控制绕组提供转差功率即可，从而大大减小了控制装置中变频器的容量，降低了系统成本；而且，通过选择合适的定转子极数即可使同步转速非常低，因此特别适合于风力、轴带发电等。在独立发电系统中，这种电机逐渐获得应用，因此现在迫切需要研发一种应用在独立发电系统中的无刷双馈电机的控制装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无刷双馈电机的变速恒频发电控制装置和发电方法，解决了现有技术中关于利用无刷双馈电机进行变速恒频发电过程中难以控制的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于无刷双馈电机的变速恒频发电控制装置，所述无刷双馈电机包括功率绕组、控制绕组和转子绕组，所述功率绕组构成独立电网的发电绕组，所述变速恒频发电控制装置包括双PWM变频系统和对所述双PWM变频系统进行变频控制的发电控制系统，所述双PWM变频系统包括PWM整流器和PWM逆变器，所述PWM逆变器输出端与所述无刷双馈电机的控制绕组相连接，用于调节所述控制绕组侧的电压和频率；所述发电控制系统包括设定单元、功率绕组电压检测单元、控制绕组电流检测单元、SVPWM调节单元、电压外环控制器、电流内环控制器和锁相环控制器，

所述设定单元用于设定控制绕组侧无功指令电流、电网参考电压和电网参考频率，所述电网参考电压为功率绕组侧参考电压，所述电网参考频率为功率绕组侧参考频率；

所述功率绕组电压检测单元用于采样所述功率绕组侧输出电压，并将所述功率绕组侧输出电压传输给所述电压外环控制器；

所述控制绕组电流检测单元用于采样所述控制绕组侧三相电流，并通过坐标变换将所述控制绕组侧三相电流转换为有功反馈电流和无功反馈电流传输给所述电流内环控制器；

所述电压外环控制器用于将功率绕组侧反馈电压和所述设定的电网参考电压进行比较调节，并输出有功指令电流至所述电流内环控制器；所述功率绕组侧反馈电压为所述功率绕组侧输出电压的有效值；

所述电流内环控制器用于将所述有功指令电流和所述有功反馈电流进行比较调节，并输出有功指令电压至SVPWM调节单元；以及用于将所述无功反馈电流和所述设定的无功指令电流比较调节并输出无功指令电压至SVPWM调节单元；

所述SVPWM调节单元与所述PWM逆变器相连接，用于采用矢量控制方法将所述有功指令电压和无功指令电压合成为用于控制PWM逆变器开关的指令；

所述锁相环控制器，用于以所述电网参考电压定向，通过比较电网参考电压的相位和功率绕组侧输出电压的相位，调节控制绕组侧频率，使所述功率绕组侧输出频率追踪设定的电网参考频率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电压外环控制器包括相连接的第一减法器和第一PI调节器，所述第一减法器用于比较所述功率绕组侧反馈电压和所述电网参考电压，并输出电压比较结果至所述第一PI调节器；所述第一PI调节器用于对所述比较结果进行调节，并输出有功指令电流至所述电流内环控制器。

进一步，所述电流内环控制器包括第二减法器、第二PI调节器、第三减法器和第三PI调节器，

所述第二减法器与所述第一PI调节器输出端相连接，用于比较所述有功指令电流和所述有功反馈电流，并输出有功电流比较结果至所述第二PI调节器；

所述第二PI调节器，用于对所述比较结果进行调节，并输出有功指令电压至所述SVPWM调节单元；

所述第三减法器用于比较所述无功指令电流和所述无功反馈电流，并输出无功电流比较结果至第三PI调节器；

所述第三PI调节器，用于对所述比较结果进行调节，并输出无功指令电压至所述SVPWM调节单元。

进一步，所述锁相环控制器包括转子频率测量单元、第一积分器、第四减法器、第四PI调节器、第五减法器和第六减法器，

所述转子频率测量单元，用于测量所述无刷双馈电机等效转子频率，并将所述等效转子频率发送给第五减法器；