[发明专利]一种基于MPPT的无刷双馈电机水力发电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MPPT的无刷双馈电机水力发电控制方法。

背景技术

目前，水力发电领域，常规的方案是采用同步发电机，采用无刷双馈发电机系统的方案极少，从网上搜寻的结果来看，关于无刷双馈电机应用在水力发电领域的专利也极少，仅有几篇涉及到该内容的专利也是着重讲述无刷双馈发电控制系统怎样实现变速恒频的，几乎没有论述无刷双馈发电控制系统应该遵循什么样的原则来变速。最大功率点跟踪方法由来已久，且针对不同的应用有很多改进的方案，相关的专利也非常多，大部分涉及的领域是光伏发电和风力发电，涉及水力发电领域应用的基本没有。本专利提出了能够实现最大功率点跟踪方法的无刷双馈发电控制系统的最小组成，且提出了系统实现最大功率点跟踪的方法，解决了类似专利只提供无刷双馈水力发电控制系统怎样实现变速的方法，而没有提供采用什么样的原则变速的问题。

关于无刷双馈发电控制装置的专利很多，从专利的数量来看主要应用领域是风力发电、船舶轴带发电，在水力发电领域的应用较少，仅发现一篇比较相近的专利：一种用于水力发电的变速恒频发电机的控制装置，申请号： 201120387798.1，授权公告号：CN 202261153 U，这篇专利着重讲述了双馈发电机变频恒频控制系统的组成及实现变速的方法，没有涉及采用最大功率跟踪方法来调速的内容。

专利201120387798.1的一种用于水力发电的变速恒频发电机的控制装置包括1、水轮机，2、无刷异步发电机(该专利包含无刷双馈和有刷双馈)，3、4、5、 6、7、10为控制器内容，8、光电编码器(用来检测发电机的转速)，9、微机调速器(用来调节水轮机的导叶开度)，11、导叶(水轮机导叶，水轮机装置的一部分)。

该专利描述比较简单，重点描述了系统的构成和大致的工作原理。工作原理方面重点描述了有刷双馈的“变速恒频”的实现原理(无刷双馈和有刷双馈的原理类似)，通过调节有刷双馈的转子绕组频率，一方面保证定子绕组输出电能频率的稳定，另一方面可以改变发电机的转速，从而实现变频恒频发电。该专利描述的重点是无刷双馈发电机控制装置的设计和工作原理，所阐述的发电系统并不能满足实现最大功率点跟踪方法的硬件需求，也没有描述与最大功率点跟踪方法相关的内容。

关于最大功率点跟踪(MPPT)方法的专利很多，基本集中在光伏发电和风力发电，水力发电基本没有，由于应用领域的不同，方法的思路也不同，所以基本不具备可比性。

因此，有必要设计一种基于MPPT的无刷双馈电机水力发电控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于MPPT的无刷双馈电机水力发电控制方法，该基于MPPT的无刷双馈电机水力发电控制方法以提高无刷双馈电机水力发电系统的效率。

发明的技术解决方案如下：

一种基于MPPT的无刷双馈电机水力发电控制方法，包括以下步骤：

步骤1：监测无刷双馈电机水力发电系统的输出功率的变化量是否超过预设值，并由此推断机组运行工况的变化(水头或流量的变化)；

步骤2：按设定的调整步长调整无刷双馈电机的转速；

步骤3：进一步调整转速直至达到功率最大输出点；

依据输出功率反馈进一步调整所述转速，直至达到功率最大输出点，结束本轮调整，并返回步骤1(为执行下一轮调整作准备)。

该输出功率通过电能表监测。

调整步长为定步长，所述的定步长为无刷双馈电机同步转速的1％～5％。

调整步长为变步长，所述的变步长为无刷双馈电机同步转速的1％～5％范围内变化，调整步长依据输出功率的变化量进行调整，若变化量大，则增加步长，否则减小步长，优选的d＝k*△P，k为常数，△P为输出功率变化量。

调整步长为分级步长，所述的变步长为无刷双馈电机同步转速的1％～5％范围内变化，分级步长分为至少2级步长；

步长调整步长依据输出功率的变化量进行调整，若变化量大，则采用更高级的步长，否则减小步长的级别，如总共有N级步长，第N级步长最大，第1 级步长最小；

△P为输出功率变化量；

(1)若△P＜M(1)，则采用第1级步长；

(2)若M(1)≤△P＜M(2)，则采用第2级步长；

依次类推；

(3)若M(N-1)≤△P＜M(N)，则采用第N级步长；

M(1)＜M(2)＜……＜M(N)；M(1)、M(2)、M(N)分别是第1级步长、第2级步长以及第N级步长。M(1)、M(2)、M(N)以及具体实践人为设定。