一种双馈直流发电装置控制器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双馈直流发电装置控制器，包括：直流电压控制单元，用于将双馈直流发电系统的直流侧电压Vdc转换为转子基波电流给定信号的d轴分量

A Controller for Doubly-fed DC Generator

【技术实现步骤摘要】
一种双馈直流发电装置控制器
本专利技术涉及双馈直流发电
，尤其涉及一种双馈直流发电装置控制器。
技术介绍
双馈直流发电系统作为风力发电系统的一种在新能源发电领域占据着重要地位。双馈直流发电系统能够将风能转换为稳定的电能，是一种可再生的清洁能源，因此得到了广泛的推广与应用，在国家能源结构的改革中发挥重要的作用。设计优异的双馈直流发电系统的控制器是实现稳定发电运行的重要基础与关键技术。双馈直流发电系统的首要控制目标是保证输出稳定的直流电压，且不受风速与接入负载变化的影响。目前，在双馈直流发电控制领域，相应的控制器设计方法主要有两大类：第一类是交流电压频率不变的控制方法，即保证风速变化的情况下，发电交流电压的频率始终保持恒定。这种方法结构简单，且容易实现，是应用比较广泛的控制器设计方法。第二类是交流电压频率可变的控制方法，即交流电压频率是可控量，可以根据用户的需求进行修改，在风速变化的情况下，保证交流电压频率始终为用户设定的频率值。此类方法通常需要结合锁相环技术，实时监测交流电压频率，因此相较于第一类方法结构变的复杂，但同时可省略转速传感器，节约制造成本。综上所述，目前对于双馈直流发电系统的控制器设计，国内外已取得了一定的研究成果。但仍存在一定的不足：第一，现有双馈直流发电控制器对直流电压的控制结果存在超调现象，且突加直流负载时，直流电压跌落较大，因此仍有一定的改进空间。第二，双馈直流发电系统的交流电流中存在大量的高频谐波，进而导致双馈电机发电运行时存在较大的转矩脉动，影响发电机的使用寿命。目前所设计的控制器中仅考虑了稳定的直流电压输出，而未将谐波电流的影响考虑在内，因此电机的转矩脉动较大，发电机并未达到最佳的运行状态，需要进一步改进。
技术实现思路
为解决现有双馈直流控制器存在的不足，本专利技术要提出一种结构简单、具有较强的谐波电流抑制能力的双馈直流发电控制器，输出稳定的直流电压，降低转矩脉动。为了实现上述目的，本专利技术公开了一种双馈直流发电装置控制器，具体包括：直流电压控制单元，用于将双馈直流发电系统的直流侧电压Vdc转换为转子基波电流给定信号的d轴分量和q轴分量接收双馈直流发电系统的三相定子电压信息、将其转换为转子电流交流给定的d轴分量和q轴分量信息的正弦电流给定单元；接收所述直流电压控制单元传送的转子基波电流给定信号的d轴分量和q轴分量信息、正弦电流给定单元传送的转子电流交流给定的d轴分量和q轴分量信息、以及双馈直流发电系统的实际转子电流信号的转子电流控制单元，所述转子电流控制单元对接收到的信息进行处理输出控制双馈发电机运行的PWM波信号。进一步的，所述直流电压控制单元至少包括：接收双馈直流发电系统的直流电压将其转化为直流电压的实际电压值Vdc的直流电压输入单元；输出直流电压参考电压值的直流电压给定单元；接收直流电压给定单元传送的参考电压值和直流电压输入单元传送的实际电压值Vdc信息的比较单元I，所述比较单元I对接收到电压信息进行处理输出信号sdc；接收直流电压输入单元传送的实际电压值Vdc的扩张状态观测器，所述扩张状态观测器输出zdc2信号，接收比较单元I传送的信号sdc和扩张状态观测器传送的zdc2信号的控制率运算单元I，所述控制率运算单元I对接收到的信息进行处理输出转子基波电流给定信号的q轴分量接收控制率运算单元I传送的q轴基波电流给定信号的d轴电流给定单元，将其转换成转子基波电流给定信号的d轴分量进一步的，所述正弦电流给定单元至少包括：采集双馈直流发电机的三相定子电压信息将其转换为定子电压信号的定子电压输入单元；接收定子电压输入单元传送的定子电压信号的坐标变换单元I，所述坐标变换单元I将接收的信息进行处理输出定子电压的d轴分量usd和q轴分量usq；接收坐标变换单元I传送的定子电压的d轴分量usd和q轴分量usq信息的二阶广义积分器，所述二阶广义积分器对接收到的信息进行处理输出300Hz正弦电压信号的d轴分量usd6和q轴分量usq6；接收所述二阶广义积分器传送的300Hz正弦电压信号的d轴分量usd6和q轴分量usq6信息的正弦电流计算单元，所述正弦电流计算单元对接收到的信息进行处理输出转子电流交流给定的d轴分量和q轴分量进一步的，所述转子电流控制单元至少包括：接收d轴电流给定单元传送的转子基波电流给定信号的d轴分量以及接收正弦电流计算单元传送的转子电流交流给定的d轴分量信息的加法单元I，所述加法单元I对接收到的信息进行计算输出转子电流的给定的d轴分量接收控制率运算单元I传送的转子基波电流给定信号的q轴分量和正弦电流计算单元传送的转子电流交流给定的q轴分量信息的加法单元II，所述加法单元II对接收到的信息进行处理获得转子电流的给定的q轴分量转子电流输入单元，通过采集双馈直流发电系统的实际转子电流获得转子电流信号；接收所述转子电流输入单元传送的转子电流信号的坐标变换单元II，所述坐标变换单元II对接收到的信息进行处理输出转子电流的d轴分量ird和q轴分量irq；接收加法单元I传送的转子电流给定的d轴分量和坐标变换单元II传送的转子电流的d轴分量ird信息的比较单元II，所述比较单元II对接收到的信息进行处理输出信号sd；接收坐标变换单元II传送的转子电流的d轴分量ird信息的谐振扩张状态观测器I，所述谐振扩张状态观测器I对接收到的信息进行处理输出信息为状态估计zd2+yd；接收谐振扩张状态观测器I传送的状态估计zd2+yd信息、以及比较单元II传送的sd的控制率运算单元II，所述控制率运算单元II对接收到的信息进行处理输出转子电压给定的d轴分量接收加法单元II传送的转子电流给定的q轴分量和坐标变换单元II传送的转子电流的q轴分量irq信息的比较单元III，所述比较单元III对接收到的信息进行处理获取输出信号sq；接收坐标变换单元II传送的转子电流的q轴分量irq信息的谐振扩张状态观测器II，所述谐振扩张状态观测器II输出状态估计zq2+yq；接收所述谐振扩张状态观测器II传送的状态估计zq2+yq和比较单元III传送的sq信号的控制率运算单元III，所述控制率运算单元III输出转子电压给定的q轴分量接收控制率运算单元II传送的转子电压给定的d轴分量和控制率运算单元III传送的转子电压给定的q轴分量的PWM波发生单元，所述PWM波发生单元对接收到的信息进行处理将其转换为PWM波的形式输出。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种双馈直流发电装置控制器，与现有针对双馈直流发电系统的控制方法相比，本专利技术设计的双馈直流发电系统的控制器，在直流电压变化和直流负载变化的情况下，直流电压调节时间短，负载变化时直流电压波动小，具有更好的直流电压控制效果。与现有针对双馈直流发电系统的控制方法相比，本专利技术通过增加转子谐波电流控制环节，削弱定子电流中高频谐波的影响，进而缓解发电机的转矩脉动，减小了转矩脉动对发电机使用寿命的影响。通过在直流电压控制和转子电流控制中加入扩张状态观测器，可以根据电压信号对系统状态和不确定项进行估计，无需定子电流传感器，减小了双馈直流发电系统的设计成本，且减小了对电机参数的依赖，增强控制器的鲁棒性，因此更加有利于双馈直流发电系统在实际中的推广与应用。附图说明为了更清楚地说明本申请实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈直流发电装置控制器，其特征在于包括：直流电压控制单元，用于将双馈直流发电系统的直流侧电压Vdc转换为转子基波电流给定信号的d轴分量

【技术特征摘要】
1.一种双馈直流发电装置控制器，其特征在于包括：直流电压控制单元，用于将双馈直流发电系统的直流侧电压Vdc转换为转子基波电流给定信号的d轴分量和q轴分量接收双馈直流发电系统的三相定子电压信息、将其转换为转子电流交流给定的d轴分量和q轴分量信息的正弦电流给定单元；接收所述直流电压控制单元传送的转子基波电流给定信号的d轴分量和q轴分量信息、正弦电流给定单元传送的转子电流交流给定的d轴分量和q轴分量信息、以及双馈直流发电系统的实际转子电流信号的转子电流控制单元，所述转子电流控制单元对接收到的信息进行处理输出控制双馈发电机运行的PWM波信号。2.根据权利要求1所述的一种双馈直流发电装置控制器，其特征还在于：所述直流电压控制单元至少包括：接收双馈直流发电系统的直流电压将其转化为直流电压的实际电压值Vdc的直流电压输入单元；输出直流电压参考电压值的直流电压给定单元；接收直流电压给定单元传送的参考电压值和直流电压输入单元传送的实际电压值Vdc信息的比较单元I，所述比较单元I对接收到电压信息进行处理输出信号sdc；接收直流电压输入单元传送的实际电压值Vdc的扩张状态观测器，所述扩张状态观测器输出zdc2信号，接收比较单元I传送的信号sdc和扩张状态观测器传送的zdc2信号的控制率运算单元I，所述控制率运算单元I对接收到的信息进行处理输出转子基波电流给定信号的q轴分量接收控制率运算单元I传送的q轴基波电流给定信号的d轴电流给定单元，将其转换成转子基波电流给定信号的d轴分量3.根据权利要求1所述的一种双馈直流发电装置控制器，其特征还在于：所述正弦电流给定单元至少包括：采集双馈直流发电机的三相定子电压信息将其转换为定子电压信号的定子电压输入单元；接收定子电压输入单元传送的定子电压信号的坐标变换单元I，所述坐标变换单元I将接收的信息进行处理输出定子电压的d轴分量usd和q轴分量usq；接收坐标变换单元I传送的定子电压的d轴分量usd和q轴分量usq信息的二阶广义积分器，所述二阶广义积分器对接收到的信息进行处理输出300Hz正弦电压信号的d轴分量usd6和q轴分量usq6；接收所述二阶广义积分器传送的300Hz正弦电压信号的d轴分量usd6和q轴分量usq6信息的正弦电流计算单元，所述正弦电流计算单元对接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，郭磊，彭周华，刁亮，刘陆，王浩亮，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21