本发明专利技术公开了一种绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，包括：信号采集模块，用于采集无刷双馈发电机功率绕组的电压和电流信号、控制绕组的电压和电流信号、电网信号、风力机信号；变流模块，用于对无刷双馈发电机输出所需的控制电流；控制模块，用于接收所述信号采集模块的信号，根据所述信号采集模块的信号进行计算并控制所述变流模块电流的输出；接触器K1，用于功率绕组与变压器Ⅰ的通断；接触器K2，用于低电压穿越装置与变压器Ⅱ的通断,本发明专利技术结构简单，操作容易，体积小，成本低，不需要增加额外的硬件组件，可以实现高可靠、高动态响应。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无刷双馈发电机
，特别涉及一种绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置和方法。
技术介绍
随着国家新能源发展线路的明确，风力发电行业的发展正在被越来越多的人所关注和期待。为满足在风力速度多变的情况下，能够更好的满足变速恒频发电的需求，研究者们提出和采用了各种结构形式的交流发电机及其控制方法。无刷双馈电机就是近年这方面研究的一种新型电机。风速具有随机性及间歇性的特点，这将导致风力发电机组并网后具有较大的波动性以及输出的不稳定性。随着风力发电装机容量的增加，改善风力发电机组运行的可靠性及自身保护越来越成为保障电网安全运行的突出问题。为了应对诸多的不利因素，世界各国相继制定了风力发电并网规范，针对风力发电机组并网运行的可靠性提出了具体要求。非常突出的就是，电网的电压跌落情况下，风力发电机组能够做到不脱网运行，也就是通常所说的低电压穿越(Low-voltage Ride Through，LVRT)技术。无刷双馈风力发电机由两套相互独立的定子绕组(功率绕组和控制绕组)和转子组成，采用电网电源和变频电源同时馈电的方式，利用可逆变频器调节控制绕组的电源实现对电机的控制。无刷双馈风力发电机的功率绕组和控制绕组共用一套铁芯，两套绕组之间没有直接的电磁耦合。在电机结构上取消了电刷和滑环，结构简单，坚固耐用，几乎不需要维护或者极少量的维护。而且，此类电机的功率因数调节具备同步机特性等诸多优点。对于这种性能优异的新型电机，目前缺少无刷双馈风力发电机组低电压穿越技术方面的研究以及能满足实际工程需要的可行性技术。因此，为了满足越来越严苛的风力发电并网要求，此类无刷双馈风力发电机急需先进的低电压穿越装置和方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单，操作容易，体积小，成本低，不需要增加额外的硬件组件，可以实现高可靠、高动态响应低电压穿越技术的绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置和方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，其特征在于，包括：信号采集模块，用于采集无刷双馈发电机功率绕组的电压和电流信号、控制绕组的电压和/或电流信号、电网信号、风力机信号；变流模块，用于对无刷双馈发电机输出所需的控制电流；控制模块，用于接收所述信号采集模块的信号，根据所述信号采集模块的信号进行计算并控制所述变流模块电流的输出，并在电网电压恢复正常后，通过控制绕组控制发电机组退出低电压穿越状态；接触器K1，用于功率绕组与变压器Ⅰ的通断；接触器K2，用于变流模块与变压器Ⅱ的通断。优选的，还包括人机界面和通讯模块，所述人机界面和所述通讯模块与所述控制模块连接，所述人机界面和所述通讯模块用于接收外部的操作指令及反馈系统的运行情况。优选的，所述接触器K1、所述接触器K2的控制回路与所述控制模块连接，所述控制模块用于控制所述接触器K1、所述接触器K2的通断。优选的，所述信号采集模块包括电流采集电路和电压采集电路。优选的，所述电流采集电路包括滤波电路和转换电路。优选的，所述电压采集电路包括滤波电路和转换电路。另一方面，本专利技术还提供一种采用上述任一项低电压穿越装置的方法，包括以下步骤：(1)无刷双馈风力发电机组已经并网运行；(2)信号采集模块实时检测电网电压；(3)检测到电网电压发生跌落；(4)无刷双馈风力发电机组进入低电压穿越状态；(5)控制模块根据电网电压、当前发电功率、变桨角度，执行矢量自适应算法；(6)控制模块同时执行保护限定程序；(7)控制模块根据矢量自适应算法计算得到的数据，执行输出电压控制、输出电流控制、变桨控制；(8)控制模块驱动变流模块实现对控制绕组的输出；(9)在整个低电压穿越状态过程中，重复执行以上步骤，确保风力发电机组不脱网、机组无故障；(10)电网电压逐步恢复正常过程中，控制模块根据电网电压、当前发电功率、变桨角度、风电场下发指令，继续执行矢量自适应算法；(11)电网电压恢复正常后，控制模块根据当前发电的有功功率、无功功率、风电场下发指令，继续控制机组正常发电运行；(12)无刷双馈风力发电机组退出低电压穿越状态。优选的，所述矢量自适应控制算法包括以下步骤：(1)根据发电机参数、风力机信号，计算出发电机励磁；(2)将信号采集模块获取的功率绕组三相电流由三相静止坐标系变换到两相旋转坐标系，所述两相旋转坐标系包括pM轴和pT轴，得到功率绕组在pM轴和pT轴上的电流分量ipM、ipT，ipM和ipT初始值为默认给定值；(3)将信号采集模块获取的控制绕组三相电流由三相静止坐标系变换到两相旋转坐标系，所述两相旋转坐标系包括cM轴和cT轴，得到控制绕组在cM轴和cT轴上的电流分量icM、icT，icM和icT初始值为默认给定值；(4)根据发电机励磁及设定的运行电流上限，计算出控制绕组的电流给定值i*cM、i*cT；(5)根据ipM、ipT、i*cM、i*cT，通过解耦自适应算法计算出控制绕组的三相电压UcU、UcV、UcW，并通过驱动变流模块使控制绕组的三相电压为UcU、UcV、UcW；(6)通过自适应算法中的功率控制，调整发电机的有功功率、无功功率输出；(7)根据控制模块指令，重复执行上述计算。优选的，所述控制模块实时监控无刷双馈风力发电机的运行数据，以及及时改变所述变流模块对无刷双馈风力发电机提供的电流。采用上述技术方案本专利技术得到的有益效果为：低电压穿越装置结构简单，成本低，控制方法实现容易，不需要增加额外的硬件组件，运行安全可靠，能够实时监测无刷双馈风力发电机的运行状态，能够实现高动态响应控制。而且该控制方法控制无刷双馈风力发电机运行时噪声较小，提高了无刷双馈风力发电机的寿命。而且该低电压穿越装置和方法适应性强，能够使用在各种型号的无刷双馈风力发电机。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置的结构示意图；图2为本专利技术绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越方法的流程框图；图3为本专利技术绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越方法中矢量自适应算法的控制流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1为绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置的结构示意图，包括接触器K1，用于功率绕组与变压器Ⅰ的通断，功率绕组侧变压器Ⅰ用于并网升压；还包括接触器K2，用于低电压穿越装置与变压器Ⅱ的通断，变压器Ⅱ用于给低电压穿越装置提供电源；还包括信号采集模块，用于采集无刷双馈风力发电机功率绕组的电压和电流信号、控制绕组的电压和电流信号、电网信号、风力机信号；还包括变流模块，用于对无刷双馈风力发电机输出所需的控制电流；还包括控制模块，用于接收所述信号采集模块的信号，根据所述信号采集模块的信号进行计算并控本文档来自技高网...
【技术保护点】
绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，其特征在于，包括：信号采集模块，用于采集无刷双馈发电机功率绕组的电压和电流信号、控制绕组的电压和/或电流信号、电网信号、风力机信号；变流模块，用于对无刷双馈发电机输出所需的控制电流；控制模块，用于接收所述信号采集模块的信号，根据所述信号采集模块的信号进行计算并控制所述变流模块电流的输出，并在电网电压恢复正常后，通过控制绕组控制发电机组退出低电压穿越状态；接触器K1，用于功率绕组与变压器Ⅰ的通断；接触器K2，用于变流模块与变压器Ⅱ的通断。
【技术特征摘要】
1.绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，其特征在于，包括：信号采集模块，用于采集无刷双馈发电机功率绕组的电压和电流信号、控制绕组的电压和/或电流信号、电网信号、风力机信号；变流模块，用于对无刷双馈发电机输出所需的控制电流；控制模块，用于接收所述信号采集模块的信号，根据所述信号采集模块的信号进行计算并控制所述变流模块电流的输出，并在电网电压恢复正常后，通过控制绕组控制发电机组退出低电压穿越状态；接触器K1，用于功率绕组与变压器Ⅰ的通断；接触器K2，用于变流模块与变压器Ⅱ的通断。2.根据权利要求1所述绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，其特征在于：还包括人机界面和通讯模块，所述人机界面和所述通讯模块与所述控制模块连接，所述人机界面和所述通讯模块用于接收外部的操作指令及反馈系统的运行情况。3.根据权利要求1所述绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，其特征在于：所述接触器K1、所述接触器K2的控制回路与所述控制模块连接，所述控制模块用于控制所述接触器K1、所述接触器K2的通断。4.根据权利要求1所述绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，其特征在于：所述信号采集模块包括电流采集电路和电压采集电路。5.根据权利要求4所述绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，其特征在于：所述电流采集电路包括滤波电路和转换电路。6.根据权利要求4所述绕线式转子无刷双馈风力发电机低电压穿越装置，其特征在于：所述电压采集电路包括滤波电路和转换电路。7.采用上述任一项权利要求低电压穿越装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)无刷双馈风力发电机组已经并网运行；(2)信号采集模块实时检测电网电压；(3)检测到电网电压发生跌落；(4)无刷双馈风力发电机组进入低电压穿越状态；(5)控制模块根据电网电压、当前发电功率、变桨角度，执行矢量自适应算法；(6)控制模块同时执行保...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊军，吴限富，李明才，
申请(专利权)人：樊军，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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