无刷双馈电机的并网控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种无刷双馈电机的并网控制系统，所述无刷双馈电机包括功率绕组和控制绕组，并网控制系统包括幅值控制模块、相位控制模块、PWM调制器、逆变器以及控制模块。上述无刷双馈电机的并网控制系统可以确保无刷双馈电机并网前后的输出电压幅值和相位始终能够跟踪电网侧电压幅值和相位，成功抑制了并网切换前后功率绕组中的电流冲击，实现切换过程的平滑过渡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无刷双馈电机
，特别是涉及一种无刷双馈电机的并网控制系统。
技术介绍
传统的无刷双馈电机并网过程中，其功率绕组的输出电压的复制和相位不能快速准确跟踪电网侧电压，从而使得并网前后的切换过程中，无刷双馈电机的功率绕组中存在电流冲击。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种并网切换过程中不会产生电流冲击的无刷双馈电机的并网控制系统。一种无刷双馈电机的并网控制系统，所述无刷双馈电机包括功率绕组和控制绕组，并网控制系统包括幅值控制模块、相位控制模块、PWM调制器、逆变器以及控制模块；所述幅值控制模块用于根据电网侧电压矢量模值和功率绕组侧电压矢量模值生成无功指令电流，并根据所述无功指令电流和所述控制绕组侧的无功反馈电流生成无功指令电压；所述相位控制模块用于根据电网侧电压相位、功率绕组侧电压相位计算出初始位置补偿值，并在所述无刷双馈电机并网后保持所述初始位置补偿值的输出；所述相位控制模块还用于根据所述初始位置补偿值、所述电网侧电压相位和所述无刷双馈电机的转子频率生成相位控制指令；所述PWM调制器分别与所述幅值控制模块、所述相位控制模块连接，用于根据所述无功指令电压和所述相位控制指令生成开关指令；逆变器，与所述PWM调制器连接，用于在所述开关指令的控制下工作以实现对所述无刷双馈电机的功率绕组侧电压的幅值和相位的控制；以及控制模块，用于在所述功率绕组侧电压与所述电网侧电压的幅值和相位均保持在预设误差范围内时，控制所述无刷双馈电机与电网连接。在其中一个实施例中，所述幅值控制电路包括：功率绕组侧电压矢量模值获取单元，用于获取功率绕组侧电压矢量模值；电网侧电压矢量模值获取单元，用于获取电网侧电压矢量模值；电压外环控制器，分别与所述功率绕组侧电压矢量模值获取单元、所述电网侧电压矢量模值获取单元连接，用于将所述电网侧电压矢量模值和所述功率绕组侧电压矢量模值进行比较调节并输出无功指令电流；控制绕组侧电流检测单元，用于检测所述控制绕组侧三相电流并经过坐标转换后输出无功反馈电流；以及电流内环控制器，分别与所述电压外环控制器、所述控制绕组侧电流检测单元连接，用于将所述无功指令电流和所述无功反馈电流进行比较调节，并输出无功指令电压。在其中一个实施例中，所述电压外环控制器包括顺次连接的第一减法器和第一PI调节器；所述第一减法器用于将所述电网侧电压矢量模值和所述功率绕组侧电压矢量模值进行比较并输出模值比较结果给所述第一PI调节器；所述第一PI调节器用于对所述模值比较结果进行调节并输出所述无功指令电流。在其中一个实施例中，还包括功率调节模块；所述功率调节模块与所述电流内环控制器连接；所述功率调节模块用于功率给定值与电网侧功率进行比较调节后生成功率调节指令电流；所述控制模块用于在所述无刷双馈电机并网预设时长后控制所述功率调节模块将所述功率调节指令电流输出给所述电流内环控制器；所述电流内环控制器还用于根据所述功率调节指令电流和功率绕组侧的有功反馈电流生成有功指令电压；所述PWM调制器用于根据所述无功指令电压、所述有功指令电压和所述相位控制指令生成开关指令。在其中一个实施例中，所述功率调节模块包括功率计算单元、比较单元、第二PI调节器和功率控制切换单元；所述功率计算单元用于计算所述电网侧功率并输出给所述比较单元；所述比较单元用于将所述功率给定值与所述电网侧功率比较并输出功率比较结果；所述第二PI调节器则用于对所述输出功率比较结果进行调节，并输出功率调节指令电流；所述功率控制切换单元的第一触点为置零端；所述功率控制切换单元第二触点与所述第二PI调节器连接；所述功率控制切换单元的输出端与所述电流内环控制器的输入端连接；所述控制模块用于控制所述功率控制切换单元在所述无刷双馈电机并网前接通所述第一触点，并在所述无刷双馈电机并网预设时长后断开所述第一触点且接通所述第二触点。在其中一个实施例中，所述电流内环控制器包括d轴电流内环控制器和q轴电流内环控制器；所述控制绕组侧电流检测单元还用于输出有功反馈电流；所述q轴电流内环控制器用于根据所述功率调节模块的输出信号、所述无功指令电流和所述无功反馈电流进行比较调节，并输出无功指令电压；所述d轴电流内环控制器用于将所述功率调节模块的输出信号和所述有功反馈电流进行比较调节，并输出有功指令电压；所述PWM调制器用于根据所述有功指令电压和所述无功指令电压生成开关指令。在其中一个实施例中，所述控制绕组侧电流检测单元包括三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换单元；所述三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换单元用于将控制绕组侧三相电流转换为d轴电流和q轴电流后输出；所述d轴电流为有功反馈电流；所述q轴电流为无功反馈电流；所述q轴电流内环控制器包括顺次连接的第二q轴加法器、第二q轴减法器和第三q轴PI调节器；所述第二q轴加法器的第一输入端与所述功率切换模块的输出端连接；所述第二q轴加法器的第二输入端与所述第一PI调节器的输出端连接；所述第二q轴减法器的第一输入端与所述第二q轴加法器的输出端连接；所述第二q轴减法器的第二输入端与所述三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换单元的q轴电流输出端连接；所述第二q轴减法器的输出端与所述第三q轴PI调节器的输入端连接；所述第三q轴PI调节器的输出端与所述PWM调制器连接；所述d轴电流内环控制器包括顺次连接的第二d轴减法器和第三d轴PI调节器；所述第二d轴减法器的第一输入端与所述功率切换模块的输出端连接；所述第二d轴减法器的第二输入端与所述三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换单元的d轴电流输出端连接；所述第二d轴减法器的输出端通过所述第三d轴PI调节器与所述PWM调制器连接。在其中一个实施例中，所述相位控制模块包括：电网侧电压相位检测单元，用于检测电网侧电压相位；功率绕组侧电压相位检测单元，用于检测所述功率绕组侧电压相位；相位补偿控制器，分别与所述电网侧电压相位检测单元、所述功率绕组侧电压相位检测单元连接，用于在所述无刷双馈电机并网前将所述电网侧电压相位与所述功率绕组侧电压相位进行比较调节并输出初始位置补偿值；所述相位补偿器还用于在所述无刷双馈电机并网后保持输出所述初始位置补偿值；转子频率检测单元，用于检测转子频率；相位环控制器，分别与所述相位补偿控制器、所述转子频率检测单元和所述电网侧电压相位检测单元连接，用于根据所述转子频率、所述初始位置补偿值和所述电网侧电压相位生成所述相位控制指令。在其中一个实施例中，所述相位补偿器包括并网切换模块、第三减法器和第四PI调节器；所述并网切换模块的第一触点与所述电网侧电压检测单元连接；所述并网切换模块的第二触点与所述功率绕组侧电压相位检测单元连接；所述并网切换模块的输出端与所述第三减法器的第二输入端连接；所述控制模块用于控制所述并网切换模块在所述无刷双馈电机并网前接通第二触点，并在并网时断开所述第二触点且接通所述第一触点；第三减法器的第一输入端与所述电网侧电压检测单元连接；所述第三减法器的输出端与所述第四PI调节器的输入端连接；所述第四PI调节器的输出端与所述相位环控制器连接。在其中一个实施例中，所述相位环控制器包括第四减法器、第五减法器和积分器；所述第四减法器的第一输入端与所述第四PI调节器连接；所述第四减法器的第二输入端与所述第五减法器的输出端连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷双馈电机的并网控制系统，所述无刷双馈电机包括功率绕组和控制绕组，其特征在于，并网控制系统包括幅值控制模块、相位控制模块、PWM调制器、逆变器以及控制模块；所述幅值控制模块用于根据电网侧电压矢量模值和功率绕组侧电压矢量模值生成无功指令电流，并根据所述无功指令电流和所述控制绕组侧的无功反馈电流生成无功指令电压；所述相位控制模块用于根据电网侧电压相位、功率绕组侧电压相位计算出初始位置补偿值，并在所述无刷双馈电机并网后保持所述初始位置补偿值的输出；所述相位控制模块还用于根据所述初始位置补偿值、所述电网侧电压相位和所述无刷双馈电机的转子频率生成相位控制指令；所述PWM调制器分别与所述幅值控制模块、所述相位控制模块连接，用于根据所述无功指令电压和所述相位控制指令生成开关指令；逆变器，与所述PWM调制器连接，用于在所述开关指令的控制下工作以实现对所述无刷双馈电机的功率绕组侧电压的幅值和相位的控制；以及控制模块，用于在所述功率绕组侧电压与所述电网侧电压的幅值和相位均保持在预设误差范围内时，控制所述无刷双馈电机与电网连接。

【技术特征摘要】
1.一种无刷双馈电机的并网控制系统，所述无刷双馈电机包括功率绕组和控制绕组，其特征在于，并网控制系统包括幅值控制模块、相位控制模块、PWM调制器、逆变器以及控制模块；所述幅值控制模块用于根据电网侧电压矢量模值和功率绕组侧电压矢量模值生成无功指令电流，并根据所述无功指令电流和所述控制绕组侧的无功反馈电流生成无功指令电压；所述相位控制模块用于根据电网侧电压相位、功率绕组侧电压相位计算出初始位置补偿值，并在所述无刷双馈电机并网后保持所述初始位置补偿值的输出；所述相位控制模块还用于根据所述初始位置补偿值、所述电网侧电压相位和所述无刷双馈电机的转子频率生成相位控制指令；所述PWM调制器分别与所述幅值控制模块、所述相位控制模块连接，用于根据所述无功指令电压和所述相位控制指令生成开关指令；逆变器，与所述PWM调制器连接，用于在所述开关指令的控制下工作以实现对所述无刷双馈电机的功率绕组侧电压的幅值和相位的控制；以及控制模块，用于在所述功率绕组侧电压与所述电网侧电压的幅值和相位均保持在预设误差范围内时，控制所述无刷双馈电机与电网连接。2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机的并网控制系统，其特征在于，所述幅值控制电路包括：功率绕组侧电压矢量模值获取单元，用于获取功率绕组侧电压矢量模值；电网侧电压矢量模值获取单元，用于获取电网侧电压矢量模值；电压外环控制器，分别与所述功率绕组侧电压矢量模值获取单元、所述电网侧电压矢量模值获取单元连接，用于将所述电网侧电压矢量模值和所述功率绕组侧电压矢量模值进行比较调节并输出无功指令电流；控制绕组侧电流检测单元，用于检测所述控制绕组侧三相电流并经过坐标转换后输出无功反馈电流；以及电流内环控制器，分别与所述电压外环控制器、所述控制绕组侧电流检测单元连接，用于将所述无功指令电流和所述无功反馈电流进行比较调节，并输出无功指令电压。3.根据权利要求2所述的无刷双馈电机的并网控制系统，其特征在于，所述电压外环控制器包括顺次连接的第一减法器和第一PI调节器；所述第一减法器用于将所述电网侧电压矢量模值和所述功率绕组侧电压矢量模值进行比较并输出模值比较结果给所述第一PI调节器；所述第一PI调节器用于对所述模值比较结果进行调节并输出所述无功指令电流。4.根据权利要求3所述的无刷双馈电机的并网控制系统，其特征在于，还包括功率调节模块；所述功率调节模块与所述电流内环控制器连接；所述功率调节模块用于功率给定值与电网侧功率进行比较调节后生成功率调节指令电流；所述控制模块用于在所述无刷双馈电机并网预设时长后控制所述功率调节模块将所述功率调节指令电流输出给所述电流内环控制器；所述电流内环控制器还用于根据所述功率调节指令电流和功率绕组侧的有功反馈电流生成有功指令电压；所述PWM调制器用于根据所述无功指令电压、所述有功指令电压和所述相位控制指令生成开关指令。5.根据权利要求4所述的无刷双馈电机的并网控制系统，其特征在于，所述功率调节模块包括功率计算单元、比较单元、第二PI调节器和功率控制切换单元；所述功率计算单元用于计算所述电网侧功率并输出给所述比较单元；所述比较单元用于将所述功率给定值与所述电网侧功率比较并输出功率比较结果；所述第二PI调节器则用于对所述输出功率比较结果进行调节，并输出功率调节指令电流；所述功率控制切换单元的第一触点为置零端；所述功率控制切换单元第二触点与所述第二PI调节器连接；所述功率控制切换单元的输出端与所述电流内环控制器的输入端连接；所述控制模块用于控制所述功率控制切换单元在所述无刷双馈电机并网前接通所述第一触点，并在所述无刷双馈电机并网预设时长后断开所述第一触点且接通所述第二触点。6.根据权利要求4所述的无刷双馈电机的并网控制系统，其特征在于，所述电流内环控制器包括d轴电流内环控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，孔铭，徐海波，王雪帆，
申请(专利权)人：易事特集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44