[发明专利]一种变速恒频双馈异步风力发电机动态功率控制系统

说明书

(一)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、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。

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PWM脉冲控制信号，传送给PWM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 PWM信号变换器相互连接，由PWM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)附图说明：

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)具体实施方式：