无刷双馈电机励磁控制系统及利用该系统的控制方法技术方案

一种无刷双馈电机励磁控制系统，其特征在于：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，本发明专利技术使得无刷双馈电机在发电运行状态下，无刷转子转速快速变化以及负载条件在较大范围内变化时，该系统能够始终保持变速变载恒频恒压发电；无刷双馈电机在电动运行状态下，控制系统能够通过励磁控制，完成对无刷转子转速快速调整，实现同步运行、异步运行和双馈调速等多种电动运行方式。当负载条件在较大范围内变化时，该系统能够始终保持同步电机硬的机械特性，还包括利用本发明专利技术的控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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；操作与显示单元和励磁控制器与逆变单元之间通过串行通讯方式相连；编码器与无刷双馈电机的无刷转子相连并将采集信号传送至励磁控制器与逆变单元；接触器的一端连接在隔离变压器与平波电抗器之间的三相线路上，接触器的另一端与电力负载相连，无刷双馈感应发电机通过机械传动方式与原动机连接，原动机为无刷双馈感应发电机提供发电运行所需动力；第一电流传感器连接在接触器与平波电抗器之间靠近接触器的三相线路上；在PWM整流单元和励磁控制器与逆变单元之间的正、负直流母线上还并联接有后备直流电源。所述后备直流电源的输出正极母线上还串联有一个有单相接触器Kl和电阻Rl并联构成的小型软启动电路。所述另一种无刷双馈电机励磁控制系统，其中所述PWM整流单元的两个三相输入端，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、平波电抗器、第一电流传感器与无刷双馈感应电动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平波电抗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电动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；操作与显示单元和励磁控制器与逆变单元之间通过串行通讯方式相连；编码器与无刷双馈电机的无刷转子相连并将采集信号传送至励磁控制器与逆变单元；接触器的一端连接在隔离变压器与平波电抗器之间的三相线路上，接触器另一端与电源或电网相连，无刷双馈感应电动机通过机械传动方式与动力负载连接，为动力负载提供动力。所述无刷双馈电机作为无刷双馈感应发电机发电运行时，原动机可以是热力发动机、水力发动机、风力发动机、和电动机中的一种。所述无刷双馈电机作为无刷双馈感应发电机发电运行时，所述原动机为无刷双馈 电机提供机械动力利用的机械传动方式为连轴、皮带、齿轮、链条、曲轴方式中的一种。所述无刷双馈电机作为无刷双馈感应电动机电动运行时，电力来源是三相交流电网，或是二相交流发电机。所述无刷双馈电机作为无刷双馈感应电动机电动运行时，所述无刷双馈电机为动力负载提供机械动力利用的机械传动方式为连轴、皮带、齿轮、链条、曲轴方式中的一种。所述后备直流电源为经交流UPS整流后的直流电源、干电池、铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、液流电池、钠硫电池、锂离子电池中的一种，或是单个的电池，或是电池组。所述PWM整流单元中，用于PWM斩波的通断调制电力半导体器件可以采用可控硅整流器、门极可关断器件、电力晶体管、电力场效应管、绝缘栅双极晶体管、集成门极换流晶闸管、对称门极换流晶闸管中的一种或几种。所述励磁控制器与逆变单元，针对无刷双馈电机数学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷双馈电机励磁控制系统，其特征在于：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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏鑫，向守兵，谭应朝，马文武，杜战波，赵雅茹，
申请(专利权)人：北京索德电气工业有限公司，
类型：发明
国别省市：