专利名称：一种双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法
技术领域：
本发明涉及风力发电控制技术领域，具体涉及一种双馈风电机组定子电压冗余信 号的获取方法。
背景技术：
随着我国并网风力发电机组的单机容量日益增大，以及大型风电场尤其是海上风 电场的规划、建设和运行，风电机组将面临更恶劣的运行环境条件和更高的运行、维护成 本，如何提高和保障风力发电机组的运行可靠性和安全性已经成为国内外工程界和学术界 关注的焦点。并网风力发电机组的控制系统是一个综合性控制系统，包括风电机组主控制 系统、变流器系统、变桨系统以及远程监控系统等。风电机组控制系统不仅要监视电网、风 况和机组运行参数，对机组运行进行控制，而且还要根据自然风速与风向的随机变化，对机 组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。风力发电机组控制系统的好坏直接关 系到风力发电机的工作状态、设备的运行安全以及发电量的多少和发电质量。因此，为了保 证电网和风电机组的安全性、稳定性和可靠性，提高风电机组控制系统的运行和测试的可 靠性是保障机组稳定运行的关键。双馈风电机组是目前风力发电系统中应用最为广泛的机型之一，其定子三相绕组 接工频电网，转子绕组与幅值、频率、相位和相序均可调节的四象限变频器相连。通过双PWM 变流器的解耦控制可以实现双馈风电机组有功和无功功率的解耦以及变速恒频发电。双馈风电机组定子电压测量准确性和可靠性直接影响风电机组并网运行性能以 及安全可靠稳定运行，双馈风电机组控制系统中获取定子电压的冗余信号，将提高双馈风 电机组定子电压测量准确性和可靠性。目前，双馈风电机组控制系统中大多数传感器没有 进行冗余设计，少数的有冗余设计的，都是利用硬件冗余的方法来确保传感器输出信号的 正确性，然而如果采用硬件冗余设计方案，每一个信号都需要两个或更多个传感器进行测 量，必然带来成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法，无需增 加硬件设备，基于现有控制系统信号可以实现定子电压信号的冗余。本发明的目的是通过下述技术方案实现双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法有一些步骤(1)电机工作时，双馈发电机定、转子绕组上的定、转子电流传感器测得定子电流 信号Iab。—3和转子电流信号Iabg，发电机轴上的转速传感器测得转子的转速信号ω^ ；(2)将定子电流信号Iab。—3和转子电流信号Iab。—^变换到同步旋转坐标系下，获得同 步旋转坐标系下的定子电流信号Id(1—s和转子电流信号IdU ；(3)通过同步旋转坐标系下的定子电流信号Idti s、转子电流信号IdU和转子的转 速信号构造同步旋转坐标系下的定子电压观测信号t/;」；
(4)将同步旋转坐标系下的定子电压观测信号UdLi逆变换到静止坐标轴系下，经 过坐标变换得到的定子电压信号作为冗余电压信号输出。步骤(3)中所述的变换，是将定子电流信号Iab。s和转子电流信号Iabg经3/2相 坐标变换从静止坐标系变换到同步旋转坐标系下，其中，三相静止坐标轴系变换到同步旋 转坐标dq轴系的变化矩阵为Cawdq
权利要求
一种双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法，其特征在于有以下步骤(1)电机工作时，通过双馈发电机定、转子绕组上的定、转子电流传感器测得定子电流信号Iabc_s和转子电流信号Iabc_r，发电机轴上的转速传感器测得转子的转速信号ωr；(2)将定子电流信号Iabc_s和转子电流信号Iabc_r变换到同步旋转坐标系下，获得同步旋转坐标系下的定子电流信号Idq_s和转子电流信号Idq_r；(3)通过同步旋转坐标系下的定子电流信号Idq_s、转子电流信号Idq_r和转子的转速信号ωr构造同步旋转坐标系下的定子电压观测信号 (4)将同步旋转坐标系下的定子电压观测信号 逆变换到静止坐标轴系下，经过坐标变换得到的定子电压信号 作为冗余电压信号输出。FSA00000221749700011.tif,FSA00000221749700012.tif,FSA00000221749700013.tif
2.根据权利要求1所述的双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法，其特征在于 步骤⑵中所述的变换，是将定子电流信号Iab。—3和转子电流信号Iabg经3/2相坐标变换 从静止坐标系变换到同步旋转坐标系下，其中，三相静止坐标轴系变换到同步旋转坐标dq 轴系的变化矩阵为 labc/dq
3.根据权利要求1所述的双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法，其特征在于 步骤(3)中所述的构造同步旋转坐标系，是将同步旋转坐标系下的定子电流信号Idti s、转子 电流信号和转子的转速信号乍为输入量，通过下式构造同步旋转坐标系下的定子 电压观测信号
4.根据权利要求1所述的双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法，其特征在于 步骤(4)中所述的逆变换，是将同步旋转坐标系下的定子电压观测信号V^j通过2/3相坐 标逆变换，即Cawdq取逆，从同步旋转坐标系变换到三相静止坐标系下，即得到的定子电压 冗余信号^7L ,。
全文摘要
本发明提供了一种双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法，该方法基于双馈发电机定子电压观测器算法，通过现有传感器测量得到的定子电流信号、转子电流信号和转子的转速信号，在同步旋转坐标系下构造定子电压信号，最后将其逆变换回到静止坐标轴系下，即可获得冗余的定子电压信号，该信号一方面可以作为实际电压传感器信号的校对，同时也用于相应传感器的故障诊断以及风电机组容错控制等，这样不但可以节省一部分硬件传感器的安装，节约成本，而且可以减少了测量器件的安装空间，本发明可有效避免硬件冗余设计中可能带来的这些一系列问题。
文档编号H02P9/14GK101958683SQ20101024837
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者刘志详, 唐显虎, 夏桂森, 李辉, 赵猛 申请人:重庆科凯前卫风电设备有限责任公司