一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置及控制方法
【专利摘要】本发明的双馈风力发电机频率闭环控制实验装置，包括PLC控制器、异步电动机、双馈风力发电机、拖动变频器、配电柜、转子侧励磁变频器、电能质量分析仪和开关柜、同轴联轴器及其电机支架，装置通过采集气象站实时风况，将数据传送给PLC控制器，模拟实际风力发电机的桨叶及风轮情况，控制器模拟计算风轮出力，并将转矩、转速数据输出给拖动变频器，变频器驱动异步电动机转动，电动机同轴拖动发电机发电，发电机转子侧接励磁变频器，定子侧通过保护器件接入负载柜，转子侧励磁电流由电动机频率和发电机定子输出频率计算得出，实现频率闭环控制，保证定子频率恒定输出，转子侧通过制动电阻或能量回馈电网实现双馈工作模式。
【专利说明】一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于风力发电实验设备仪器领域，具体涉及一种双馈风力发电能量转换过程中实现频率闭环控制及电能质量检测的动模实验装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着风力发电机技术倍受各国及国家可再生能源发电的重视，如何更直接、有效的研究风电技术是研究者面临的重点和难点，鉴于风电场位置、特殊环境，无法顺利完成实验任务，这种自然条件和现场条件给实验条件带来很大的困难。实验室搭建能量转换实验台、一定条件下模拟风速的突变性和不定性及动态模拟控制实验台的搭建迫在眉睫。通过有效搭建风功率模拟试验系统，最终实现模拟风力机各种风况状态进行风力发电机各种技术的研究。
[0003]风力发电机技术迅速发展，带动控制技术成为研究的热点，风电场机型越来越偏重于双馈电机和永磁电机。变速恒频已是研究的热点，如何提高双馈感应式发电机发电效率的问题越来越突出，随着风速(发电机转速)的变化，如何控制转子绕组馈入相应频率的励磁电流，首先要对双馈感应式发电机的定转子侧的频率实时关系做出精确的控制，控制测量出定转子侧的频率关系，并分析和判断双馈发电机相对应的运行情况，为实现频率闭环控制提供依据。所以风力发电的频率检测和分析是有必要的。
[0004]目前为止，现有的实验台大多只是完成一种发电系统的相关实验，忽略双馈发电机系各部分功能的独立性、性价比不是很高，且存在效果差等问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供了一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置及控制方法，其目的是解决双馈风力发电机定转子频率的控制问题，实现双馈风力发电机实验装置频率独立控制，提高系统运行的稳定性。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置，该装置包括PLC控制器、异步感应电动机、双馈风力发电机、拖动变频器、双馈风力发电机转子侧励磁变频器、配电柜、开关柜、负载柜、同轴对拖联轴器及其电机支架；PC机接收GPRS传来的风况数据并进行数据处理后向PLC控制器发出控制信号；PLC控制器一方面通过通讯总线与拖动变频器连接，PLC控制器另一方面通过通讯总线与双馈风力发电机转子侧励磁变频器连接，PLC控制器控制拖动变频器和双馈风力发电机转子侧励磁变频器；拖动变频器驱动异步感应电动机实现变频调速，异步感应电动机与双馈风力发电机经过同轴对拖联轴器同轴连接，双馈风力发电机转子接双馈风力发电机转子侧励磁变频器，双馈风力发电机转子侧励磁变频器配有制动电阻或具有四象限运行功能进行电能回馈；双馈风力发电机转子侧励磁变频器通过第一开关柜与配电柜连接，拖动变频器通过第二开关柜与配电柜连接，配电柜与配电变压器连接，双馈风力发电机转子侧励磁变频器通过第一开关柜取电，拖动变频器通过第二开关柜取电；双馈风力发电机定子通过保护器件开关柜与负载柜相连接。
[0008]在双馈风力发电机频率闭环控制实验装置中的拖动变频器和双馈风力发电机定子出线侧接入电能质量分析仪，实现在线检测电能输入和输出的波形、频率、电压。
[0009]在双馈风力发电机频率闭环控制实验装置中的双馈风力发电机定子和双馈风力发电机转子侧励磁变频器接入测量仪，测量双馈风力发电机定子和转子侧的电压、频率。
[0010]在双馈风力发电机频率闭环控制实验装置中的拖动变频器直流侧并连chopper电阻保护电路，双馈风力发电机转子侧励磁变频器连接crowbar电路,起到低电压穿越功倉泛。
[0011]在双馈风力发电机频率闭环控制实验装置中的双馈风力发电机转子侧励磁变频器进线侧接入滤波电抗器，有效地保护双馈风力发电机转子侧励磁变频器和改善功率因数。
[0012]一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置的控制方法，包括以下步骤:
[0013](I)采集双馈风力发电机实时转速及双馈风力发电机定子电压频率，
[0014](2)计算得出双馈风力发电机转子的励磁电流频率及其旋转方向，
[0015](3)调节双馈风力发电机转子的励磁电流频率，实现闭环控制。
[0016]一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置的控制方法，通过电能质量分析仪测量双馈风力发电机定子电压的频率信号Π，将双馈风力发电机定子电压的频率信号fl与给定的信号fo比较后得到Af，采集的双馈风力发电机转子的转速η经过(ρ/60)*η处理与Δ f进行求和计算后送入PLC控制器中的PID控制模块，PID控制模块输出励磁电流频率信号控制双馈风力发电机转子侧励磁变频器，通过双馈风力发电机转子侧励磁变频器改变双馈风力发电机转子励磁电流的频率，最终实现闭环控制，其中P为双馈风力发电机转子的极对数。
[0017]一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置的控制方法，通过光电编码器采集双馈风力发电机转子的转速η。
[0018]一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置的控制方法，通过监测双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出的励磁电流频率旋转方向确定双馈风力发电机的工作状态，当双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出的励磁电流频率旋转方向为正时，双馈风力发电机工作在亚同步状态；当双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出的励磁电流频率旋转方向为负时，双馈风力发电机工作在超同步状态；当双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出的励磁电流为零时，双馈风力发电机工作在同步状态。
[0019]利用上述的双馈风力发电机频率闭环控制实验装置，可实现双馈风力发电机的同步运行、超同步运行和亚同步运行三种运行方式。
[0020]当PC机根据实际风场的各种运行工况，模拟各种风资源条件下的机组桨叶及风轮驱动情况，然后通过PLC控制器控制拖动变频器驱动异步感应电动机，通过异步感应电动机拖动双馈风力发电机运行，此时，电能质量测量仪器开始采集双馈风力发电机转子和定子运行信息并传送给控制系统和测试系统，在PC机操作界面上，可以进行不同工况的选择模拟，也可以动态模拟风速风向信息，还可以进行双馈风力发电机三种运行模式能量流动模拟，观察到机组同步、亚同步、超同步状态的励磁电流频率的调节动态过程。
[0021]该实验装置的变频器控制策略如下:双馈风力发电机的转速随风速改变而改变，转速改变也即意味着双馈风力发电机转子频率fm发生改变，这就要求控制转子的励磁电流频率fr以保证双馈风力发电机组定子输出频率fl与电网频率保持恒定一致，它们之间的关系为:
[0022]= fm+fr(I)
[0023]PLC控制器根据采集的双馈风力发电机转子旋转频率及定子电压的频率，经过PID调节计算给励磁变频器频率控制信号，保证双馈风力发电机定子侧频率保持恒定不变。根据式(I)所示，当超同步运行时，转子频率fm超过同步转速,励磁电流频率fr旋转方向反向；当亚同步运行时，转子频率fm在同步转速之下,励磁电流频率fr旋转方向为正向。
[0024]双馈风力发电机变速恒频控制方法，主要利用模拟风力机吸收风能，根据风力机主轴的转速的变化，相应的控制转子励磁电流的频率，保持DFIG输出的电压频率与电网保持一致。主要采用光电编码器，测量出发电机的转子转速。根据已知的电机实际转速na、发电机同步转速\和定子电流频率fI = 50Hz，将na、ne和fl带入⑵式和(3)式，⑵式和
(3)式是关于励磁电流频率fr和编码器检测到的DFIG转速信号的关系。
[0025]亚同步状态:转子的电流频率:
[0026]fr = 50_50*na/ne(2)
[0027]超同步状态:馈入DFIG转子侧的电流频率为:
[0028]fr = 50*na/ne_50(3)
[0029]该实验装置的PC机模拟数据库中风速和风向进行实验，还可以实时采集真实风场中的风速和风向的数据，通过控制器编写动态模拟程序对所获数据进行风功率模拟，进行动态模拟，然后根据这些模拟数据进行实验。
[0030]本发明的实验装置与现有实验台相比，优点如下:
[0031]1、本发明的实验装置具有较好的系统柔性连接及系统运行稳定性，可以完成动态模拟频率闭环控制实验中，变频器对双馈风力发电机三种运行状态动态调节过程。
[0032]2、本发明的实验装置不仅支持PC机模拟数据库中预设的不同风速风向进行实验还支持实时的风场检测的风速风向数据进行模拟风功率实验。
[0033]3、本发明的实验装置可以模拟不同风速下的风机机械特性及风功率，转速转矩模拟实验、机组的控制性能、输出功率特性及电能质量在线检测和分析。
[0034]4、本发明的实验装置可以完成对双馈风力发电机的特性实验，定转子侧的频率特性实验。
[0035]5、本发明的实验装置中的通讯网络采用国际通用的现场总线、接口及通讯网络，可以进行二次开发。
[0036]6、本发明的实验装置具有远程监控功能及演示功能，可以了解现场的实验情况，满足多方位教学。
[0037]7、本发明的实验装置中的可编程控制器开放，支持下载自己编写的控制策略，方便进行控制策略的实验研究。
[0038]本发明的实验装置涉及频率闭环控制发电机组实验及测试方法，能满足目前国内外风力发电机组实验要求和教学要求，可对整机关键部件和系统进行实验。其设计标准高，具备先进行和经济性。本发明的实验装置填补了已有实验台的不足之处，满足了多方位教学的需求，实现了双馈风力发电机频率闭环控制能量转换及双馈感应式发电机相关实验，在操作之前可以在PC机选择其中一种风况，其检测实验范围包括从原始的风到输出电能质量，能让实验人员能够更加深入了解相关风力发电机原理及控制技术。
【专利附图】
【附图说明】
:
[0039]图1双馈风力发电机频率闭环控制试验装置示意图。
[0040]图2双馈风力发电机频率闭环控制试验装置能量流动图。
[0041]图3双馈风力发电机亚同步状态励磁电流频率闭环控制示意图。
[0042]图4双馈风力发电机超同步状态励磁电流频率闭环控制示意图。
[0043]图5双馈风力发电机转子侧励磁变频器控制策略图。
[0044]图6双馈风力发电机频率闭环控制试验装置控制流程图
[0045]图7双馈风力发电机转子励磁控制流程图
[0046]图8变速恒频双馈风力发电机模拟试验示意图。
[0047]图9异步电动机的控制策略图。
【具体实施方式】
[0048]结合附图对本发明的实验装置做进一步说明:
[0049]如图1所示，本发明的双馈风力发电机频率闭环控制实验装置包括PLC控制器，全功率拖动变频器，双馈风力发电机转子侧励磁变频器，鼠笼式异步电动机M，双馈风力发电机DFIG，开关柜，负载柜，电能质量分析仪及PC机；PLC控制器连接至双馈风力发电机转子侧励磁变频器，双馈风力发电机转子侧励磁变频器供电系统通过开关柜连接至配电柜，配电柜连接至配电变压器，双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出端连接至双馈风力发电机的转子绕组，为转子绕组提供励磁电流，双馈风力发电机的转子与异步电动机通过同轴联轴器机械连接，并且能量可以双向流动，双馈风力发电机定子侧通过保护器件开关柜与负载柜连接；异步电动机连接至拖动变频器上，拖动变频器电源通过开关柜由配电柜提供，拖动变频器接收PLC控制器的控制信号；PLC控制器与PC机连接。PC机通过GPRS无线传输信号接收风电场风速和风向数据采集，经过PC机数据处理，为PLC控制器模拟风速风向做准备；PLC控制器通过以太网与PC机连接，PLC控制器是通过通信总线与双馈风力发电机转子侧励磁变频器和拖动变频器进行通讯的。
[0050]在拖动变频器和双馈发电机定子侧连接相同的电能质量分析仪的目的是为了测量和分析双馈风力发电机发出的电能的质量和发电效率，可以实时测量系统中的频率、电压和电流动态，实时显示出波形，配电柜的电能，定转子输出电压频率等实时测量数据均通过人机界面显示。
[0051]本实验装置利用变频器实现双馈风力发电机转子侧频率闭环控制，更好的稳定电压频率，稳定系统运行；同时实现双馈风力发电机能量高效转换，利用两套变频器实现能量转换和调节双馈发电机转子侧励磁电压频率，利用PLC编程实现频率闭环控制要求。
[0052]由空气动力学公式可知，风力机的机械功率Tm和风速V关系如下:
P =\^SCp
'I,, --=^ p^'sc —
[0053]^2^
;2π?η⑷
Λ =-
V
份?,=Νω'ν
[0054]式中，P:空气密度kg/m3 ;R:风力机风轮半径m ; λ:叶尖速比；Cp是β和λ函数；η:风轮转速r/s ； ωψ:风力机的转动角速度rad/s ；Pffl:风力机的机械功率；Tm:风力机的机械转矩；β:风力机叶片对应的桨距角；η:风轮的转速；ν是风速(m/s);式(4)是模拟风力机的数学模型。
[0055]Cp = (0.44- 0.0167(^)sii|-0.001 Η4,λ-3)θ
'(5)
I _ I 0.035
[0056]2-0.08/?"/?'+1(6)
[0057]在一定的区域内可以认为空气密度P，风力机风轮半径R为定值，根据测量风速值的分析，划分风速三个区域，切入风速、额定风速和切除出风速；风向划分为寻找原点方向、给定方向两个方向，根据测量的风速/风向的实际值，与划定值比较取差值进行合理处理。在切入风速之前设定桨距角完全开桨状态即β =3°范围内运行，随着风速的变化风速在切入风速和额定风速之间变化时桨距角β随之变化，达到风功率额定输出，风速在额定风速和切出风速之间变化时，叶片桨距角为顺桨状态β =89°附近。
[0058]根据PC机采集的风速风向数据，模拟出各种风资源条件下的机组风轮驱动情况，确定风机应处的运行工况。
[0059]当风速处在切入风速和额定风速之间，双馈风力发电机处于亚同步状态，为双馈风力发电机定子电流频率保持稳定值，电能质量分析仪开始采集系统运行信息并传送给控制系统，这时PLC控制器根据给定的风速信号驱动变频器励磁系统，给双馈风力发电机转子提供励磁电流。
[0060]当风速处于额定风速和切出风速之间时，双馈风力发电机处于超同步状态，为保证双馈风力发电机定子输出的电流频率为50Hz，电能质量分析仪开始采集系统运行信息并传送给控制系统，这时PLC控制器根据给定的风速信号驱动变频器励磁系统，给定方向相反的励磁电流。
[0061]本发明的实验装置是通过PC机采集风电场的风速和风向数据，根据建立的风机动态模型对所采集的数据进行风功率预测模拟，在此基础上进行实验，其预测数据可存入数据库中通过人机界面显示，由模拟的风功率数据控制变频器，从而控制拖动系统，模拟真实风力机的特点。
[0062]本发明的实验装置特点就是利用根据模拟的各种风况，变频器可调节双馈发电机的励磁电流频率，保证定子的电流频率稳定在一定范围；利用变频器实现能量转换，实现切入风速、额定风速和切出风速过程。基本原理是:通过异步电动机代替风轮机拖动发电机运行，根据PC机数据库中的预置的风速和风向数据模拟风，依据模拟的风的数据控制PLC控制器，PLC控制器向控制单元输出控制信号，根据信号的不同，发电机处于不同的运行状态，变频器给出不同的励磁电流频率，这样可以根据风速情况对异步电动机进行调速。当风力发电机运行在亚同步状态，调节异步电动机转速在变频器的允许范围内运行。
[0063]测量的风速和风向数据通过GPRS传送到PC机，在PC机中进行处理，经过数据插补和代替后，将数据存入服务器数据库中，根据测量模块从当前风电场处理，以当前风电场出力为依据，历史数据作为修整量进行风功率预测，得到风功率预测范围，同时对风功率进行风能量的评估，其结果被存入风功率数据中。
[0064]如图2所示,实线部分为亚同步状态能量流动状态图示,虚线部分为超同步状态能量流动状态图示。亚同步状态双馈风力发电机定子发出电能向负载柜流出。转子电能由电网向双馈风力发电机转子提供励磁电流。超同步状态双馈风力发电机定子发出电能向负载柜流出。双馈风力发电机转子发出电能回馈电网或由励磁变频器制动电阻消耗。
[0065]如图3所示，当PC机中风况运行在低风速状态，PC机向PLC控制器发出信号，接着PLC向拖动变频器和双馈风力发电机转子侧励磁变频器给出合适的工作指令，拖动变频器根据PLC中实时的模拟风速数据控制异步电动机的转速，从而改变双馈风力发电机的旋转转速，根据编码器读上来的双馈风力发电机转速数据，电能质量分析仪监测双馈风力发电机的定子侧的电压的频率。反馈到PLC中通过实时计算f；，利用PID频率闭环控制，通过双馈风力发电机转子侧励磁变频器给双馈风力发电机转子绕组进行励磁，从而实现双馈风力发电机定子频率恒定输出。
[0066]如图4所示，当PC机中风况运行额定风速和切出风速之间时，向PLC发出指令，PLC分别给拖动变频器和双馈风力发电机转子侧励磁变频器合适的工作指令，此时异步电动机运行在额定转速之上，双馈风力发电机定子输出的电能被负载柜消耗；由于双馈风力发电机转子超同步运行，定子磁场切割转子绕组产生感应电动势，产生的电能通过转子绕组流经变频器机侧向直流母线馈电，实现变频器反相馈电功能。根据编码器读上来的双馈风力发电机转速数据，电能质量分析仪监测双馈风力发电机的定子侧的电压的频率。反馈到PLC中通过实时计算f；，利用PID频率闭环控制，通过变频器给发电机转子绕组进行励磁，转子绕组通过励磁变频器提供反相励磁。从而实现双馈风力发电机定子频率恒定输出。
[0067]如图5所示，通过电能质量分析仪测量双馈风力发电机定子电压的频率信号fl，将双馈风力发电机定子电压的频率信号fl与给定的信号fo比较后得到Af，采集的双馈风力发电机转子的转速η经过(p/60) *n处理与Λ f进行求和计算后送入PLC控制器中的PID控制模块，PID控制模块输出励磁电流频率信号控制双馈风力发电机转子侧励磁变频器，通过双馈风力发电机转子侧励磁变频器改变转子励磁电流的频率，最终实现“交流励磁”。
[0068]对于双馈风力发电机,有p*n/60+fm = fl ;fl、fm为DFIG定子和转子的电流频率；η、P分别为DFIG机械转速和极对数。有上式可知，当发电机转速改变时，通过变频器适当调节转子的励磁电流的频率，可以保持定子输出的电能质量的频率恒定，发电机的转速随着风速的变化，引起发电机转差率s变化，当O < s < 1，DFIG转子输入的有功率为ρ2 >O,定子相负载柜输出有功功率，配电柜通过变频器向转子馈入功率，DFIG亚同步状态，当S< O时Ρ2 < 0，DFIG定子向负载柜馈入电能，负载柜消耗电能，转子通过变频器回馈电能；s = O时p2 = 0，DFIG定子向负载柜输出电能，变频器提供转子直流励磁，转子与变频器无能量交换，DFIG处于同步状态。
[0069]如图6所示，在操作界面上选择风速类型、大小，控制器启动风速风向模拟系统；安全链系统状态刷新，检测硬件连接情况，操作系统开始初始化，检测系统是否正常；启动变桨系统，叶片执行开桨动作；同时风向模拟系统向控制器给出风向位置，启动偏航对风系统；完成后，启动拖动系统，拖动变频器驱动异步感应电动机，带动发电机旋转，控制器发出励磁信号，给发电机转子励磁电流频率信号，发电机输出电能，上位机显示系统相关参数。
[0070]如图7所示，风力发电机模型安全系统正常，上电正常，通过PLC控制器编写动态风功率模拟程序调节拖动变频器驱动异步感应电动机带动发电机旋转，采集风速V和发电机同步转速η的大小,这里设置切入风速为3m/s, n = 580rpm,如达到条件,发电机转子电流频率和转子励磁电流频率做比较经过PID调节后，驱动变频器励磁系统给发电机转子励磁电流频率，保持发电机定子电流频率为50Hz运行。
[0071 ] 如图8所示，本实验装置发电机定子侧不并网，但是具有模拟并网的功能。通过PC给定的风况，PLC控制器采集DFIG定子的电压、电流，转子电压、电流，电机的转速，驱动拖动变频器控制异步电动机，异步电动机拖动DFIG转动，电能质量分析采集的数据经控制器进行合理分析改变DFIG转子励磁电流频率，即实现频率闭环控制及能量转换功能。
[0072]如图9所示，对于模拟拖动系统的鼠笼式异步电动机采用直接转矩控制技术，直接转矩控制是继矢量控制后的一种变频调速技术。其基本思想通过测量所得母线电压和电机定子的电流，计算出电机的磁链和转矩，根据磁链和转矩的估算值和给定值比较得到的差值，达到磁链和转矩的直接控制的目的。直接转矩控制技术，是利用矢量、定子磁场定向分析方法，直接在定子坐标系下进行分析异步电动机的数学模型，计算控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器，把转矩检测值和给定值进行比较，转矩波动在一定的范围内，容差的大小有频率调节来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对IGBT的开关状态进行控制，获得高性能的转矩输出。
【权利要求】
1.一种双馈风力发电机频率闭环控制实验装置，其特征在于:该装置包括PLC控制器、异步感应电动机、双馈风力发电机、拖动变频器、双馈风力发电机转子侧励磁变频器、配电柜、开关柜、负载柜、同轴对拖联轴器及其电机支架；PC机接收GPRS传来的风况数据并进行数据处理后向PLC控制器发出控制信号；PLC控制器一方面通过通讯总线与拖动变频器连接，PLC控制器另一方面通过通讯总线与双馈风力发电机转子侧励磁变频器连接，PLC控制器控制拖动变频器和双馈风力发电机转子侧励磁变频器；拖动变频器驱动异步感应电动机实现变频调速，异步感应电动机与双馈风力发电机经过同轴对拖联轴器同轴连接，双馈风力发电机转子接双馈风力发电机转子侧励磁变频器，双馈风力发电机转子侧励磁变频器配有制动电阻或具有四象限运行功能进行电能回馈；双馈风力发电机转子侧励磁变频器通过第一开关柜与配电柜连接，拖动变频器通过第二开关柜与配电柜连接，配电柜与配电变压器连接，双馈风力发电机转子侧励磁变频器通过第一开关柜取电，拖动变频器通过第二开关柜取电；双馈风力发电机定子通过保护器件开关柜与负载柜相连接。
2.根据权利要求1所述的双馈风力发电机频率闭环控制实验装置，其特征在于:拖动变频器和双馈风力发电机定子出线侧接入电能质量分析仪，实现在线检测电能输入和输出的波形、频率、电压。
3.根据权利要求2所述的双馈风力发电机频率闭环控制实验装置，其特征在于:双馈风力发电机定子和双馈风力发电机转子侧励磁变频器接入测量仪，测量双馈风力发电机定子和转子侧的电压、频率。
4.根据权利要求2或3所述的双馈风力发电机频率闭环控制实验装置，其特征在于:拖动变频器直流侧并连chopper电阻保护电路，双馈风力发电机转子侧励磁变频器连接crowbar电路,起到低电压穿越功能。
5.根据权利要求4所述的双馈风力发电机频率闭环控制实验装置，其特征在于:在双馈风力发电机转子侧励磁变频器进线侧接入滤波电抗器，有效地保护双馈风力发电机转子侧励磁变频器和改善功率因数。
6.一种如权利要求1所述的双馈风力发电机频率闭环控制实验装置的控制方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)采集双馈风力发电机实时转速及双馈风力发电机定子电压频率； (2)计算得出双馈风力发电机转子的励磁电流频率及其旋转方向； (3)调节双馈风力发电机转子的励磁电流频率，实现闭环控制。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于:通过电能质量分析仪测量双馈风力发电机定子电压的频率信号Π，将双馈风力发电机定子电压的频率信号fl与给定的信号fo比较后得到Λ f，采集的双馈风力发电机转子的转速η经过(p/60)*η处理与Af进行求和计算后送入PLC控制器中的PID控制模块，PID控制模块输出励磁电流频率信号控制双馈风力发电机转子侧励磁变频器，通过双馈风力发电机转子侧励磁变频器改变双馈风力发电机转子励磁电流的频率，最终实现闭环控制，其中P为双馈风力发电机转子的极对数。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于:通过光电编码器采集双馈风力发电机转子的转速η。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于:通过监测双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出的励磁电流频率旋转方向确定双馈风力发电机的工作状态，当双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出的励磁电流频率旋转方向为正时，双馈风力发电机工作在亚同步状态；当双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出的励磁电流频率旋转方向为负时，双馈风力发电机工作在超同步状态；当双馈风力发电机转子侧励磁变频器输出的励磁电流为零时，双馈风力发电机工作在同步状态。
【文档编号】H02P9/14GK104242762SQ201410541081
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】张飞, 吕晓琪, 郝斌, 刘丕亮, 徐晓凤, 张玉杰, 刘敏丽, 张晓丽 申请人:内蒙古科技大学