专利名称：一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于风力发电系统控制设备技术领域，特别是一种变速恒频双馈异步风力
发电机动态功率控制系统。
(二)
背景技术：
风力发电是可再生能源中最廉价、最有前途而又取之不尽、用之不竭的"绿色能 源"。目前，并网型风电系统主要由五个模型组成，即风场模型、风力机模型、轴系模型、异 步发电机模型以及电网模型。其中异步发电机模型是风电系统的核心。传统的风力发电机 主要采用定浆距恒速恒频方式，由于这种方式只能固定在某一转速上，导致风力资源浪费， 风能利用率低。因此现在的风力发电机主要使用双馈变速恒频异步风力发电机，变速恒频 双馈异步风力发电机也成为了风力发电系统中的研究热点。
(三)
发明内容
本发明的目的在于设计一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统，它 可以克服现有技术的不足，使双馈异步风力发电机在不同风速下能输出最大有功功率，并 且在达到临界风速减少发电机的发热量，有效保护双馈风力发电机。 本发明的技术方案一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统，包括 双馈发电机，其特征在于它是由控制单元、P丽脉冲发生单元、变频器和检测单元；其中，所 说的控制单元的输入端与检测单元的输出端连接，其输出端与P丽脉冲发生单元的输入端 连接；所说的P丽脉冲发生单元的输出端与变频器的输入端连接；所说的变频器的输出端 与双馈发电机的输入端和检测单元的输入端连接。 上述所说的控制单元是由电流互感器构成、转差电流计算器、3/2坐标变换器、DSP 芯片、磁链/功率计算器和2/3坐标变换器；其中，所说的转差电流计算器的输入端接收电 流互感器采集的双馈异步发电机的定子输出的电流信号，其输出端与3/2坐标变换器的输 入端连接；所说的3/2坐标变换器的输出端与DSP芯片的输入端连接；所说的2/3坐标变换 器的输入端与磁链/功率计算器的输出端连接；所说的磁链/功率计算器的输入端接收电 压互感器采集的电流信号；所说的DSP芯片的输入端与3/2坐标变换器的输出端和2/3坐 标变换器的输出端连接，且其输出端输出P丽脉冲控制信号，传送给P丽脉冲发生单元。
上述所说的DSP是TMS320C6713B芯片。 上述所说的磁链/功率计算器和转差电流计算器都选用Intel公司的8086单片 机。 本发明的工作原理为双馈异步风力发电机作为被控对象，本控制系统主要控 制其输出的有功功率，利用电流互感器和电压互感器检测其输出的电流和电压，利用磁 链_功率计算器将检测到的输出有功功率解耦后在转差电流计算器中与输入的转子电流 进行比较得出在某一时刻的转差电流，调节转差电流就可以在转子电流变化的情况下保持 励磁电流的稳定，从而可以保证双馈异步风力发电机定子输出频率的稳定，另外还可以保证在风速变化中寻求到双馈异步风力发电机输出功率的最大化；变频器主要用于产生主电 路转差电流，主要由整流器和逆变器组成，变频器根据不同的双馈异步发电机选取不通容 量的变频器，变频器和P丽信号变换器相互连接，由P丽信号变换器控制变频器输出电流频 率。 本发明的优越性①通过调节转差电流频率可以实现不同转速下的恒频发电，以 利于实现柔性并网；②发电机的有功功率和无功功率可独立调节；③由于转差功率只占额 定功率的很小一部分，因而大大减小了变频器容量降低了变频器成本；④变速恒频双馈异 步发电机动态功率控制系统可以在实现变速恒频的同时达到对风能的最大利用；⑤通过对 转差功率的控制以达到功率控制的最优化；⑥DSP选用TMS320C6713B，其高性能的芯片特 性，使其易于进行信息融合算法而不会牺牲其实时性。
(四)
图1为本发明所涉一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统的结构框图。 图2为本发明所涉一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统中控制 单元的结构框图。 图3为本发明所涉一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统的系统 控制示意图。
(五)
具体实施例方式
实施例一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统(见图1)，包括双 馈发电机，其特征在于它是由控制单元、P丽脉冲发生单元、变频器和检测单元；其中，所说 的控制单元的输入端与检测单元的输出端连接，其输出端与P丽脉冲发生单元的输入端连 接；所说的P丽脉冲发生单元的输出端与变频器的输入端连接；所说的变频器的输出端与 双馈发电机的输入端和检测单元的输入端连接。 上述所说的控制单元(见图2)是由电流互感器构成、转差电流计算器、3/2坐标变 换器、DSP芯片、磁链/功率计算器和2/3坐标变换器；其中，所说的转差电流计算器的输入 端接收电流互感器采集的双馈异步发电机的定子输出的电流信号，其输出端与3/2坐标变 换器的输入端连接；所说的3/2坐标变换器的输出端与DSP芯片的输入端连接；所说的2/3 坐标变换器的输入端与磁链/功率计算器的输出端连接；所说的磁链/功率计算器的输入 端接收电压互感器采集的电流信号；所说的DSP芯片的输入端与3/2坐标变换器的输出端 和2/3坐标变换器的输出端连接，且其输出端输出P丽脉冲控制信号，传送给P丽脉冲发生 单元。 上述所说的DSP是TMS320C6713B芯片，其运算速度快、精度高，改进的哈佛结构、 先进的多总线和多级流水线机制、专用的硬件乘法器、高效的指令集，使其易于进行信息融 合算法而不会牺牲其实时性，因此选用TMS320C6713B控制核心。 上述所说的磁链/功率计算器和转差电流计算器都选用Intel公司的8086单片 机。 上述所说的3/2坐标变换器选用DSP内置运算器为硬件基础，与转差电流计算器相连，由转差电流计算器输入三相信号，经3\2坐标变化器变为相应的两相信号输入DSP 中。 上述所说的2/3坐标变换器也选用DSP内置运算器为硬件基础，与磁链\功率计 算器相连，由磁链\功率计算器输入三相信号，经2\3坐标变化器变为相应的两相信号输入 DSP中。 上述所说的磁链_功率计算器选用Intel公司的8086单片机，
上述所说的转差电流计算器也选用Intel公司的8086单片机，其输入电路与DSP 中的2/3坐标变换器输出接口电路和磁链_功率计算器输出接口电路相连，其输出电路与 DSP中的3/2坐标变换器输出接口电路相连。
权利要求
一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统，包括双馈发电机，其特征在于它是由控制单元、PWM脉冲发生单元、变频器和检测单元；其中，所说的控制单元的输入端与检测单元的输出端连接，其输出端与PWM脉冲发生单元的输入端连接；所说的PWM脉冲发生单元的输出端与变频器的输入端连接；所说的变频器的输出端与双馈发电机的输入端和检测单元的输入端连接。
2. 根据权利要求l中所述一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统，其特 征在于所说的控制单元是由电流互感器构成、转差电流计算器、3/2坐标变换器、DSP芯片、 磁链/功率计算器和2/3坐标变换器；其中，所说的转差电流计算器的输入端接收电流互感 器采集的双馈异步发电机的定子输出的电流信号，其输出端与3/2坐标变换器的输入端连 接；所说的3/2坐标变换器的输出端与DSP芯片的输入端连接；所说的2/3坐标变换器的输 入端与磁链/功率计算器的输出端连接；所说的磁链/功率计算器的输入端接收电压互感 器采集的电流信号；所说的DSP芯片的输入端与3/2坐标变换器的输出端和2/3坐标变换 器的输出端连接，且其输出端输出P丽脉冲控制信号，传送给P丽脉冲发生单元。
3. 根据权利要求2中所述一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统，其特 征在于所说的DSP是TMS320C6713B芯片。
4. 根据权利要求2中所述一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统，其特 征在于所说的磁链/功率计算器和转差电流计算器都选用Intel公司的8086单片机。
全文摘要
一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统，包括双馈发电机，其特征在于它是由控制单元、PWM脉冲发生单元、变频器和检测单元；其优越性为①利于实现柔性并网；②发电机的有功功率和无功功率可独立调节；③减小了变频器容量降低了变频器成本；④风能可充分利用；⑤功率控制达到最优化；⑥易于进行信息融合算法而不会牺牲其实时性。
文档编号H02P9/14GK101699760SQ200910228079
公开日2010年4月28日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者周雪松, 张书瑞, 李季, 杨海珊, 武磊, 许立瑾, 问虎龙, 马幼捷 申请人:天津理工大学