一种感应发电机接孤立非对称负载的控制装置的制作方法

文档序号:19976498发布日期:2020-02-21 18:57阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种感应发电机接孤立非对称负载的控制装置,其特征在于,所述控制装置包括:柴油机、双馈感应发电机、位置传感器、柴油机速度控制器、双馈感应发电机控制器;

所述柴油机与所述双馈感应发电机同轴安装,所述双馈感应发电机转子上安装所述位置传感器,所述位置传感器与所述双馈感应发电机控制器连接,所述双馈感应发电机控制器与所述双馈感应发电机连接并控制所述双馈感应发电机的输出电压,所述柴油机速度控制器与所述柴油机连接并控制所述柴油机的转速,所述柴油机速度控制器与双馈感应发电机控制器连接;

所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口abc和转子三相绕组端口abc通过线缆与所述双馈感应发电机控制器连接,所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口abc和中性点端口n通过线缆与孤立非对称负载连接,以消除各相电压的波动,在所述孤立非对称负载为孤立单相负载时,为所述孤立单相负载提供单相与中性点端口n的供电模式,所述单相与中性点端口n的供电模式为定子三相绕组端口abc中的任一相与中性点端口n同时为所述孤立单相负载供电的模式;

所述双馈感应发电机控制器设置有所述柴油机的转速与功率值之间的映射关系,所述双馈感应发电机控制器根据所述定子三相绕组端口abc任一相的线电流和线电压计算得到所述孤立非对称负载的功率值,所述双馈感应发电机控制器根据所述孤立非对称负载的功率值从所述映射关系中获取所述孤立非对称负载的功率值对应的所述柴油机转速,所述双馈感应发电机控制器将所述柴油机转速发送至柴油机速度控制器,所述柴油机转速用于指示所述柴油机速度控制器按所述柴油机转速控制所述柴油机;

所述的双馈感应发电机控制器包括:主控制板、定子侧变换器功率回路、转子侧变换器功率回路、定子侧滤波电容器、定子侧滤波电抗器、直流链支撑电容、直流侧吸收电容、起励直流电源、电流传感器和电压传感器,其中:

所述双馈感应发电机控制器的定子三相绕组端口abc连接定子侧滤波电容器后与所述定子侧滤波电抗器一端连接,所述定子侧滤波电抗器另一端与所述定子侧变换器功率回路相连;

所述双馈感应发电机控制器的转子三相绕组端口abc与所述转子侧变换器功率回路相连;所述双馈感应发电机控制器的转子三相绕组端口abc与所述转子侧变换器功率回路相连;第一直流链吸收电容的两端分别连接所述定子侧变换器功率回路的直流链,第二直流链吸收电容的两端分别连接所述转子侧变换器功率回路的直流链;第一直流链支撑电容与第二直流链支撑电容串联后与所述第一直流链吸收电容并联,第三直流链支撑电容与第四直流链支撑电容串联后与所述第二直流链吸收电容并联,所述起励直流电源通过二极管与所述转子侧变换器功率回路的直流链并联;

所述主控制板用于将pwm信号送入所述定子侧变换器功率回路和所述转子侧变换器功率回路以使双馈感应发电机定子输出侧电压幅值和频率恒定。

2.根据权利要求1所述的控制装置,其特征在于,所述双馈感应发电机控制器的端口abc设置三个电流传感器,所述双馈感应发电机控制器的端口abc设置至少二个电压传感器,所述双馈感应发电机控制器端口abc设置至少二个电流传感器。

3.根据权利要求2所述的控制装置,其特征在于,所述定子侧变换器功率回路的直流链设置一个电压传感器,定子侧滤波电抗器与定子侧变换器功率回路之间设置至少二个电流传感器。

4.一种如权利要求1—3任一项所述感应发电机接孤立非对称负载的控制装置的控制方法,其特征在于,所述方法包括:

建立双馈感应发电机在正序同步旋转坐标系下,采用定子正序电压矢量定向的稳态电压方程;所述定子正序电压矢量定向具体包括:d轴与定子正序电压矢量位置重合;

建立双馈感应发电机在负序同步旋转坐标系下,采用定子负序电压矢量定向的稳态电压方程,所述定子负序电压矢量定向包括:d轴与定子负序电压矢量位置重合;

检测定子电压和转子电流的正、负序分量;

计算转子正、负序d、q轴电流给定值;

建立正、负序电流控制方程,依据正、负序电流控制方程得到转子正序d轴电压的控制电压、转子正序q轴电压的控制电压、转子负序d轴电压的控制电压、转子负序q轴电压的控制电压,将转子正序d轴电压的控制电压、转子正序q轴电压的控制电压由dp坐标系变换到abc坐标系,得到转子正序a轴电压、转子正序b轴电压、转子正序c轴电压,将转子负序d轴电压的控制电压、转子负序q轴电压的控制电压由dp坐标系变换到abc坐标系得到转子负序a轴电压、转子负序b轴电压、转子负序c轴电压,将转子正序a轴电压与转子负序a轴电压相加得到转子a轴电压,将转子正序b轴电压与转子负序b轴电压相加得到转子b轴电压,将转子正序c轴电压与转子负序c轴电压相加得到转子c轴电压,根据转子a轴电压、转子b轴电压、转子c轴电压控制所述控制装置。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述建立双馈感应发电机在正序同步旋转坐标系下,采用定子正序电压矢量定向的稳态电压方程具体,包括:

usd(p)=-ω1ψsq(p)=-ω1(lsisq(p)+lmirq(p))=us(p)

usq(p)=ω1ψsd(p)=ω1(lsisd(p)+lmird(p))=0

urd(p)=rrird(p)+sus(p)

urq(p)=rrirq(p)

其中:us(p)为定子正序电压矢量的幅值,rr为转子绕组相电阻;ls、lm分别为定子绕组自感、定转子绕组互感;ω1为同步角频率;s为电机转差率;usd(p)、usq(p)、urd(p)、urq(p)分别为定子正序d轴电压、定子正序q轴电压、转子正序d轴电压、转子正序q轴电压;isd(p)、isq(p)、ird(p)、irq(p)分别为定子正序d轴电流、定子正序q轴电流、转子正序d轴电流、转子正序q轴电流;ψsd(p)、ψsq(p)分别为定子正序d轴磁链、定子正序q轴磁链。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述建立双馈感应发电机在负序同步旋转坐标系下,采用定子负序电压矢量定向的稳态电压方程具体,包括:

usd(n)=ω1ψsq(n)=ω1(lsisq(n)+lmirq(n))=us(n)

usq(n)=-ω1ψsd(n)=-ω1(lsisd(n)+lmird(n))=0

urd(n)=rrird(n)+(2-s)us(n)

urq(n)=rrirq(n)

其中:us(n)为定子负序电压矢量的幅值,usd(n)、usq(n)、urd(n)、urq(n)分别为定子负序d轴电压、定子负序q轴电压、转子负序d轴电压、转子负序q轴电压;isd(n)、isq(n)、ird(n)、irq(n)分别为定子负序d轴电流、定子负序q轴电流、转子负序d轴电流、转子负序q轴电流;ψsd(n)、ψsq(n)分别为定子负序d轴磁链、定子负序q轴磁链。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述检测定子电压和转子电流的正、负序分量具体,包括:

定子电压αβ坐标系下的正、负序分量

其中:usα、usβ为定子αβ轴电压的瞬时值;usα(p)、usβ(p)为定子αβ轴正序电压值;usα(n)、usβ(n)为定子αβ轴负序电压值;

定子电压dq坐标系下的正、负序分量

其中:θ为d轴与α轴之间的夹角;usd(p)、usq(p)为定子dq轴正序电压值;usd(n)、usq(n)为定子dq轴负序电压值;所述t为电网周期;

转子电压αβ坐标系下的正、负序分量

其中:urα、urβ为转子αβ轴电压的瞬时值;urα(p)、urβ(p)为转子αβ轴正序电压值;urα(n)、urβ(n)为转子αβ轴负序电压值;

转子电压dq坐标系下的正、负序分量

其中:θ为d轴与α轴之间的夹角;urd(p)、urq(p)为转子dq轴正序电压值;urd(n)、urq(n)为转子dq轴负序电压值。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述计算转子正、负序d、q轴电流给定值具体,包括:

由定子正序d、q轴电压的比例积分pi调节器得到转子正序d、q轴电流的给定值,则有

其中:usd(p)*=us(p),usq(p)*=0;

由定子负序d、q轴电压的比例积分pi调节器得到转子负序d、q轴电流的给定值,则有

其中:usd(n)*=0,usq(n)*=0。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述建立正、负序电流控制方程具体,包括:

正序电流的控制方程为:

负序电流的控制方程为:

其中:urd(p)c为urd(p)的控制电压,urq(p)c为urq(p)的控制电压,ird(p)*为ird(p)的给定值,irq(p)*为irq(p)的给定值。

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