一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统技术方案

一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，它涉及一种双馈反应电机控制系统。本实用新型专利技术的目的是为了解决现有技术中对于双馈感应电机的控制电路复杂，控制过程复杂，易收到外界干扰的问题。本实用新型专利技术的控制模块包括第一比较器、第二比较器、速度控制器、PR控制器和SVPWM调制器，逆变电路为二极管钳位式逆变电路，电网通过整流电路连接逆变电路，逆变电路连接双馈感应电机，第一比较器的输出端连接速度控制器的输入端，速度控制器的输出端通过第二比较器连接PR控制器的输入端，PR控制器的输出端连接SVPWM调制器，SVPWM调制器的输出端通过驱动模块连接逆变电路。本实用新型专利技术提高了双馈电机风力发电的风能利用率，提高了输入电网电能的质量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种双馈反应电机控制系统，具体涉及一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，属于电机控制

技术介绍
绕线型感应电机的定子侧和转子侧均为三相绕组，不仅定子侧可与电网相连，其转子侧通过变流器与电网相连接，其能量流动是双向的，因此又称为双馈感应电机。双馈电机的出现解决了风力发电中的风机转速不可调，系统效率低，功率因数不易调节等问题。应用双馈电机在风电系统中进行发电，其输出电压幅值、频率稳定，对电网污染少，而且调速范围大，并且转换相同能量需要的变频装置容量小，大大降低了系统成本。诸多优势使得双馈电机在风电系统中的地位举足轻重。目前的大多风电系统都是采用PI控制器对电流进行双闭环调节，其控制过程比较繁琐，需要大量的计算，并且需要电机参数的直接参与，因此容易受外界干扰。在主电路上经常使用的三相桥式逆变电路，与三电平拓扑结构相比，后者具有降低开关器件承受压降与开关频率，提高功率因数，很大程度的降低电磁干扰问题的优点。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中对于双馈感应电机的控制电路复杂，控制过程复杂，易受到外界干扰的问题。本技术的技术方案是：一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，包括控制模块、驱动模块、双馈感应电机、整流电路和逆变电路，所述控制模块包括第一比较器、第二比较器、速度控制器、PR控制器和SVPWM调制器，逆变电路为二极管钳位式逆变电路，电网通过整流电路连接逆变电路，逆变电路连接双馈感应电机，第一比较器的输出端连接速度控制器的输入端，速度控制器的输出端通过第二比较器连接PR控制器的输入端，PR控制器的输出端连接SVPWM调制器，SVPWM调制器的输出端通过驱动模块连接逆变电路。所述新型双馈感应电机变速恒频控制系统包括检测模块，检测模块包括转子电流采样电路，控制模块包括A/D模块、坐标变换器和第三比较器，转子电流采样电路的输出端通过A/D模块连接坐标变换器，坐标变换器的输出端连接第三比较器，第三比较器的输出端连接PR控制器。所述转子电流采样电路包括电流霍尔传感器、采样电阻、光耦、偏置电路和第一钳位电路，电流霍尔传感器的输出端通过采样电阻连接光耦，光耦的输出端通过偏置电路连接第一钳位电路的中点后连接A/D模块。所述新型双馈感应电机变速恒频控制系统包括过流保护电路，过流保护电路包括第一电压比较器和第二钳位电路，第一电压比较器的输出端连接第二钳位电路中点后与电流采样电路的输入端建立连接。所述检测模块包括旋转式光电码盘，控制模块包括编码器，旋转式光电码盘的输出端连接编码单元，编码单元的输出端连接第一比较器。通过STM32编程对电网电压信号和转子位置信号的捕获，外加定时器定时中断得到双馈电机定子转子的旋转角度差，将得出的角度差作为坐标变换的旋转角度，基于定子磁链定向矢量控制，利用SVPWM算法得到十二路驱动信号来驱动二极管嵌位式逆变器的开关管的导通关断，从而实现双馈电机的开环控制，得出的转子三相电流波形，通过电流采样电路对转子电流进行信号采集，经过调理电路之后，通过控制模块的A/D转换得到数字量，经过CLARKE变换得出转子α-β分量电流，然后使用比例谐振控制器进行电流双闭环控制，由于采用定子磁链定向方式后，控制转子q轴分量就可以控制定子输出的有功功率，控制转子d轴分量就可以控制定子输出的无功功率，实现了双馈电机输出有功、无功功率的解耦，使输入电网电能的质量得以提高，并网时冲击电流有所减小。所述新型双馈感应电机变速恒频控制系统包括电网电压过零检测电路，所述电网电压过零检测电路包括变压器、滤波电路、第二电压比较器和反相缓冲器，电网通过变压器连接滤波电路，滤波电路的输出端连接第二电压比较器，第二电压比较器的输出端连接反相缓冲器，反相缓冲器的输出端为电网电压过零检测电路的输出端。所述新型双馈感应电机变速恒频控制系统包括光电隔离电路，SVPWM调制器的输出端通过光电隔离电路连接驱动模块。所述新型双馈感应电机变速恒频控制系统包括数码显示模块、上位机、键盘和故障检测模块，数码显示模块与控制模块的SPI接口连接，上位机与控制模块的SCI接口连接，键盘和故障检测模块均通过I/O接口与控制模块建立连接。本技术与现有技术相比具有以下效果：本技术的控制电路结构简单，提高了双馈电机风力发电的风能利用率，提高了输入电网电能的质量，简化了控制电路，使用PR控制器代替PI控制器对电流进行双闭环调节，实现了定子输出有功、无功功率解耦，提高了输入电网电能质量，并且可对电路进行谐波补偿，系统主电路是采用二极管钳位式逆变电路，与传统三相桥式逆变电路相比，具有系统开关频率低、损耗小、输出电压谐波含量低的优点，可实现更高的耐压等级。附图说明图1系统结构图；图2二极管嵌位式逆变器功率拓扑结构图；图3三电平电压空间矢量坐标图及大区域划分图；图4小区域划分图；图5七段式SVPWM波形图；图6定子磁链定向双闭环矢量控制系统示意图，图6a为基于PI控制器的双闭环矢量控制系统示意图，图6b为基于PR控制器的双闭环矢量控制系统示意图；图7空间矢量示意图；图8定子磁场定向坐标变换示意图；图9过流保护原理图；图10驱动电路示意图；图11过零检测电路示意图；图12电流采样电路示意图；图13电压偏置电路示意图；图14主程序流程图；图15电压过零点检测流程图；图16转子位置检测子程序流程图；图17定时器中断子程序流程图。具体实施方式结合附图说明本技术的具体实施方式，本实施方式的一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，如图1所示，包括控制模块、驱动模块、双馈感应电机、整流电路和逆变电路，所述控制模块包括第一比较器6、第二比较器7、速度控制器、PR控制器和SVPWM调制器，逆变电路为二极管钳位式逆变电路，电网通过整流电路连接逆变电路，逆变电路连接双馈感应电机，第一比较器6的输出端连接速度控制器的输入端，速度控制器的输出端通过第二比较器7连接PR控制器的输入端，PR控制器的输出端连接SVPWM调制器，SVPWM调制器的输出端通过驱动模块连接逆变电路。本实施方式所述的系统控制模块所采用的处理器是ST公司的STM32F103RBT6芯片，其时钟频率最高可达72MHz，可以满足实时控制需要，同时利用定时器可以同时发出12路PWM波，满足开关管的驱动需要，12位精度的ADC采样单元实现了较高精度转子电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，包括控制模块、驱动模块、双馈感应电机、整流电路和逆变电路，其特征在于：所述控制模块包括第一比较器、第二比较器、速度控制器、PR控制器和SVPWM调制器，逆变电路为二极管钳位式逆变电路，电网通过整流电路连接逆变电路，逆变电路连接双馈感应电机，第一比较器的输出端连接速度控制器的输入端，速度控制器的输出端通过第二比较器连接PR控制器的输入端，PR控制器的输出端连接SVPWM调制器，SVPWM调制器的输出端通过驱动模块连接逆变电路。

【技术特征摘要】
1.一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，包括控制模块、驱动模块、双馈感应电
机、整流电路和逆变电路，其特征在于：所述控制模块包括第一比较器、第二比较器、速
度控制器、PR控制器和SVPWM调制器，逆变电路为二极管钳位式逆变电路，电网通过整
流电路连接逆变电路，逆变电路连接双馈感应电机，第一比较器的输出端连接速度控制器
的输入端，速度控制器的输出端通过第二比较器连接PR控制器的输入端，PR控制器的输
出端连接SVPWM调制器，SVPWM调制器的输出端通过驱动模块连接逆变电路。
2.根据权利要求1所述一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，其特征在于：所述
新型双馈感应电机变速恒频控制系统包括检测模块，检测模块包括转子电流采样电路，控
制模块包括A/D模块、坐标变换器和第三比较器，转子电流采样电路的输出端通过A/D模
块连接坐标变换器，坐标变换器的输出端连接第三比较器，第三比较器的输出端连接PR
控制器。
3.根据权利要求2所述一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，其特征在于：所述
转子电流采样电路包括电流霍尔传感器、采样电阻、光耦、偏置电路和第一钳位电路，电
流霍尔传感器的输出端通过采样电阻连接光耦，光耦的输出端通过偏置电路连接第一钳位
电路的中点后连接A/D模块。
4.根据权利要求2所述一种新型双馈感应电机变速恒频控制系统，其特征在于：所述
新型双馈感应电机变速恒频控制系统包...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕德刚，熊婷，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23