[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

摘要

本发明涉及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。包括双PWM变频系统和对双PWM变频系统进行控制的发电控制系统，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、电压外环控制器、电流内环控制器和锁相环控制器，所述电压外环控制器、电流内环控制器和锁相环控制器，根据空间矢量控制方式驱动PWM整流器和PWM逆变器实现系统变速恒频发电。本发明采用了矢量控制方式、双闭环反馈控制方法和锁相环控制方法，即使负载或原动力变化而引起转速波动，仍能通过精确调节无刷双馈电机控制绕组的电流和频率，使功率绕组侧发电的电压幅值和频率均保持稳定，控制过程简单，适合广泛使用。

主权项

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，其特征在于：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，用于采用空间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；所述发电控制系统还包括CAN/SCI通信单元，所述CAN/SCI通信单元用于将所述变速恒频发电控制装置的运行状态变量和故障变量上传到键盘或上位机；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；所述第一积分器连接所述设定单元，用于对所述电网参考频率进行积分变换，生成电网参考相位，并将所述电网参考相位发送给第四减法器；所述电网参考频率为设定的独立电网的频率期望值；所述第四减法器连接所述第一积分器，用于比较所述电网参考相位和所述功率绕组侧输出电压的实际相位，并输出比较结果至第四PI调节器；所述第四PI调节器输入端连接所述第四减法器，用于对所述比较结果进行调节，并输出频率变化量到所述第六减法器；所述第五减法器分别连接所述转子频率测量单元和设定单元，用于对所述等效转子频率和对所述电网参考频率进行运算生成第五减法运算结果，并将所述第五减法运算结果发送给第六减法器；所述第六减法器分别连接所述第五减法器和所述第四PI调节器，用于对第五减法运算结果和所述频率变化量进行运算生成第六减法运算结果，所述第六减法运算结果为控制绕组侧参考频率。