一种感应发电机接孤立非对称负载的控制装置制造方法及图纸

本申请公开了一种双馈感应发电机接孤立非对称负载的控制装置，该控制装置包括柴油机、双馈感应发电机、位置传感器、柴油机速度控制器、双馈感应发电机控制器；其中双馈感应发电机控制器包括：主控制板、定子侧变换器功率回路、转子侧变换器功率回路、定子侧滤波电容器、定子侧滤波电抗器、直流链支撑电容、直流侧吸收电容、起励直流电源、电流传感器、电压传感器。本申请使双馈感应发电机在不同的运行转速下，接孤立非对称负载时有效消除了定子负序和零序电压，保持了定子电压的频率和幅值恒定，在负载突变时定子电压能够快速恢复稳定，具有较好的适应负载变化的优良性能，特别适用于接孤立非对称负载的双馈感应发电机的控制领域。

Control device for induction generator to connect isolated asymmetrical load

The invention discloses a control device of a doubly fed induction generator with isolated asymmetric load, the control device comprises a diesel engine, a doubly fed induction generator, position sensor, engine speed controller, doubly fed induction generator controller; the doubly fed induction generator control device comprises a main control board, the stator stator side power converter the rotor side converter circuit, power circuit and stator side filter capacitor, filter reactor, DC side chain support capacitor, DC side capacitor, absorption excitation DC power supply, current sensor, voltage sensor. The application of doubly fed induction generator under different running speed, with asymmetric load isolation can effectively eliminate the stator negative sequence and zero sequence voltage, keep the stator voltage constant frequency and amplitude mutation in the load of stator voltage can quickly restore stability, has good performance to adapt to load changes, especially the control field suitable for doubly fed induction generator connected to the isolated non symmetrical load.

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种感应发电机接孤立非对称负载的控制装置。
技术介绍
孤立运行的发电机组作为移动电源广泛用于部队、工地、山区、农村和林场等处，同时在住宅、商店和医院用作备用应急电源，孤立一般指不入电网的负载，目前主要采用柴油机作为原动机带动同步发电机的方式来实现。随着社会的发展，原有的孤立运行的发电机组笨重、耗油高、噪音大、尾气污染严重，已经不适合社会的需要，未来发电机组应该向节能、环保、轻型化、小型化的方向发展。目前中国的柴油发电机组产品长期以来凭借成本优势及技术的不断成熟，出口形势持续向好，尤其是中东、非洲、澳洲等地区对我国柴油发电机组的需求稳步增长。原有的孤立运行的发电机组采用的主要是同步发电机，而同步发电机为保证输出电压频率的恒定，随着负载大小的变化其发电机转速只能在由该电压频率所对应的同步速度下运行，使得油机不能在高效率区运行，造成燃油消耗增加。通常这种孤立运行的发电机组所带负载为非对称负载，比如单相负载(如单相空调、电梯、单相电源设备等)，发电机处于非对称运行状态，采用同步发电机时无法通过控制手段来消除输出电压的不对称，只能通过加装阻尼绕组等结构设计的方式来削弱输出电压的不对称，因此其输出电压波形会产生一定的畸变，同时当负载突然变化时，同步发电机励磁调节响应较慢，输出电压幅值会出现明显的变化。
技术实现思路
本申请提供一种感应发电机接孤立非对称负载的控制装置；可以提高负载突变时输出电压的稳定性。第一方面，提供一种感应发电机接孤立非对称负载的控制装置，所述控制装置包括：柴油机、双馈感应发电机、位置传感器、柴油机速度控制器、双馈感应发电机控制器；所述柴油机与所述双馈感应发电机同轴安装，所述双馈感应发电机转轴上安装所述位置传感器，所述位置传感器与所述双馈感应发电机控制器连接，所述双馈感应发电机控制器与所述双馈感应发电机连接并控制所述双馈感应发电机的输出电压，所述柴油机速度控制器与所述柴油机连接并控制所述柴油机的转速，所述柴油机速度控制器与双馈感应发电机控制器连接；所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口ABC和转子三相绕组端口abc通过线缆与所述双馈感应发电机控制器连接，所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口ABC和中性点端口N通过线缆与孤立非对称负载连接；所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口ABC和中性点端口N通过线缆与孤立非对称负载连接用于在所述孤立非对称负载为孤立单相负载时，为所述孤立单相负载提供单相与中性点端口N的供电模式；所述单相与中性点端口N的供电模式为定子三相绕组端口ABC中的任一相与中性点端口N同时为所述孤立单相负载供电；所述双馈感应发电机控制器设置給定转速与功率值之间的映射关系，所述双馈感应发电机控制器根据定子三相绕组端口ABC任意一相的线电流和线电压计算得到孤立非对称负载的功率值，所述双馈感应发电机控制器根据所述孤立非对称负载的功率值从所述映射关系中获取非对称负载的所述功率值对应的柴油机转速，所述双馈感应发电机控制器将所述柴油机转速发送至柴油机速度控制器，所述柴油机转速用于指示所述柴油机速度控制器按所述柴油机转速控制所述柴油机。第一方面提供的控制装置通过转速是依据功率与柴油机转速的映射关系获取的，所以其能够依据功率调整合适的柴油机转速，从而降低油耗，节省能源。本装置装置的双馈感应发电机的定子三相绕组端口ABC和中性点端口N通过线缆与孤立非对称负载连接，增加中性点端口N能够实现对非对称负载的L-N模式的供电，实现了非对称负载的连接。在一种可选的设计中，所述的双馈感应发电机控制器包括：主控制板、定子侧变换器功率回路、转子侧变换器功率回路、定子侧滤波电容器、定子侧滤波电抗器、直流链支撑电容、直流侧吸收电容、起励直流电源、电流传感器和电压传感器，其中：所述双馈感应发电机控制器的定子三相绕组端口ABC连接定子侧滤波电容器后与所述定子侧滤波电抗器一端连接，所述定子侧滤波电抗器另一端与所述定子侧变换器功率回路相连；所述双馈感应发电机控制器的转子三相绕组端口abc与所述转子侧变换器功率回路相连；所述双馈感应发电机控制器的转子三相绕组端口abc与所述转子侧变换器功率回路相连；第一直流链吸收电容的两端分别连接所述定子侧变换器功率回路的直流链，第二直流链吸收电容的两端分别连接所述转子侧变换器功率回路的直流链；第一直流链支撑电容与第二直流链支撑电容串联后与所述第一直流链吸收电容并联，第三直流链支撑电容与第四直流链支撑电容串联后与所述第二直流链吸收电容并联，所述起励直流电源通过二极管与所述转子侧变换器功率回路的直流链并联；所述主控制板用于将PWM信号送入所述定子侧变换器功率回路和所述转子侧变换器功率回路以使双馈感应发电机定子输出侧电压幅值和频率恒定。上述可选的设计提供了双馈感应发电机控制器的实现，支持了上述第一方面控制装置的具体实现。第二方面，提供上述感应发电机接孤立非对称负载的控制装置的控制方法，所述方法包括：建立双馈感应发电机在正序同步旋转坐标系下，采用定子正序电压矢量定向的稳态电压方程；所述定子正序电压矢量定向具体包括：d轴与定子正序电压矢量位置重合；建立双馈感应发电机在负序同步旋转坐标系下，采用定子负序电压矢量定向的稳态电压方程，所述定子负序电压矢量定向包括：d轴与定子负序电压矢量位置重合；检测定子电压和转子电流的正、负序分量；计算转子正、负序d、q轴电流给定值；建立正、负序电流控制方程，通过正、负序电流控制方式控制所述控制装置。第二方面的控制装置接孤立非对称负载时，通过定子正序电压矢量定向的稳态电压方程、定子负序电压矢量定向的稳态电压方程对转子电流的控制，在不同的运行转速下，通过定子正序电压矢量定向的稳态电压方程、定子负序电压矢量定向的稳态电压方程对转子电流均能消除定子负序电压，保持定子电压的幅值和频率恒定，提高负载突变时输出电压的稳定性。第二方面提供的方法实现对第一方面控制装置的控制，使得第一方面控制装置具有载突变时输出电压稳定性高以及能耗低的优点。本申请提供的控制装置接孤立非对称负载时，通过对转子电流的控制，在不同的运行转速下，均能消除定子负序电压，保持定子电压的幅值和频率恒定，所以其具有提高负载突变时输出电压稳定性的优点。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请提供的一种双馈感应发电机接孤立非对称负载的控制装置的结构图。图2为本申请采用的双馈感应发电机控制器的结构图。图3为本申请采用的双馈感应发电机控制器控制定子电压幅值和频率稳定的控制方法的原理示意图。图4为本申请采用的延时法分离正负序的原理示意图。图5为本申请采用的定子正序电压控制示意图。图6为本申请采用的定子负序电压控制示意图。图7为采用本申请的控制装置在电机转速为1200转/分带单相负载时的定子线电压、定子线电流、转子电流的波形图。图8为不进行定子负序电压控制时在电机转速为1200转/分带单相负载时的定子线电压、定子线电流、转子电流的波形图。图9为采用本申请的控制装置在电机转速为2400转/分带单相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应发电机接孤立非对称负载的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：柴油机、双馈感应发电机、位置传感器、柴油机速度控制器、双馈感应发电机控制器；所述柴油机与所述双馈感应发电机同轴安装，所述双馈感应发电机转子上安装所述位置传感器，所述位置传感器与所述双馈感应发电机控制器连接，所述双馈感应发电机控制器与所述双馈感应发电机连接并控制所述双馈感应发电机的输出电压，所述柴油机速度控制器与所述柴油机连接并控制所述柴油机的转速，所述柴油机速度控制器与双馈感应发电机控制器连接；所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口ABC和转子三相绕组端口abc通过线缆与所述双馈感应发电机控制器连接，所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口ABC和中性点端口N通过线缆与孤立非对称负载连接，以消除各相电压的波动，在所述孤立非对称负载为孤立单相负载时，为所述孤立单相负载提供单相与中性点端口N的供电模式，所述单相与中性点端口N的供电模式为定子三相绕组端口ABC中的任一相与中性点端口N同时为所述孤立单相负载供电的模式；所述双馈感应发电机控制器设置有所述柴油机的转速与功率值之间的映射关系，所述双馈感应发电机控制器根据所述定子三相绕组端口ABC任一相的线电流和线电压计算得到所述孤立非对称负载的功率值，所述双馈感应发电机控制器根据所述孤立非对称负载的功率值从所述映射关系中获取所述孤立非对称负载的功率值对应的所述柴油机转速，所述双馈感应发电机控制器将所述柴油机转速发送至柴油机速度控制器，所述柴油机转速用于指示所述柴油机速度控制器按所述柴油机转速控制所述柴油机。...

【技术特征摘要】
1.一种感应发电机接孤立非对称负载的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：柴油机、双馈感应发电机、位置传感器、柴油机速度控制器、双馈感应发电机控制器；所述柴油机与所述双馈感应发电机同轴安装，所述双馈感应发电机转子上安装所述位置传感器，所述位置传感器与所述双馈感应发电机控制器连接，所述双馈感应发电机控制器与所述双馈感应发电机连接并控制所述双馈感应发电机的输出电压，所述柴油机速度控制器与所述柴油机连接并控制所述柴油机的转速，所述柴油机速度控制器与双馈感应发电机控制器连接；所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口ABC和转子三相绕组端口abc通过线缆与所述双馈感应发电机控制器连接，所述双馈感应发电机的定子三相绕组端口ABC和中性点端口N通过线缆与孤立非对称负载连接，以消除各相电压的波动，在所述孤立非对称负载为孤立单相负载时，为所述孤立单相负载提供单相与中性点端口N的供电模式，所述单相与中性点端口N的供电模式为定子三相绕组端口ABC中的任一相与中性点端口N同时为所述孤立单相负载供电的模式；所述双馈感应发电机控制器设置有所述柴油机的转速与功率值之间的映射关系，所述双馈感应发电机控制器根据所述定子三相绕组端口ABC任一相的线电流和线电压计算得到所述孤立非对称负载的功率值，所述双馈感应发电机控制器根据所述孤立非对称负载的功率值从所述映射关系中获取所述孤立非对称负载的功率值对应的所述柴油机转速，所述双馈感应发电机控制器将所述柴油机转速发送至柴油机速度控制器，所述柴油机转速用于指示所述柴油机速度控制器按所述柴油机转速控制所述柴油机。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述的双馈感应发电机控制器包括：主控制板、定子侧变换器功率回路、转子侧变换器功率回路、定子侧滤波电容器、定子侧滤波电抗器、直流链支撑电容、直流侧吸收电容、起励直流电源、电流传感器和电压传感器，其中：所述双馈感应发电机控制器的定子三相绕组端口ABC连接定子侧滤波电容器后与所述定子侧滤波电抗器一端连接，所述定子侧滤波电抗器另一端与所述定子侧变换器功率回路相连；所述双馈感应发电机控制器的转子三相绕组端口abc与所述转子侧变换器功率回路相连；所述双馈感应发电机控制器的转子三相绕组端口abc与所述转子侧变换器功率回路相连；第一直流链吸收电容的两端分别连接所述定子侧变换器功率回路的直流链，第二直流链吸收电容的两端分别连接所述转子侧变换器功率回路的直流链；第一直流链支撑电容与第二直流链支撑电容串联后与所述第一直流链吸收电容并联，第三直流链支撑电容与第四直流链支撑电容串联后与所述第二直流链吸收电容并联，所述起励直流电源通过二极管与所述转子侧变换器功率回路的直流链并联；所述主控制板用于将PWM信号送入所述定子侧变换器功率回路和所述转子侧变换器功率回路以使双馈感应发电机定子输出侧电压幅值和频率恒定。3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述双馈感应发电机控制器的端口ABC设置三个电流传感器，所述双馈感应发电机控制器的端口ABC设置至少二个电压传感器，所述双馈感应发电机控制器端口abc设置至少二个电流传感器。4.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于，所述定子侧变换器功率回路的直流链设置一个电压传感器，定子侧滤波电抗器与定子侧变换器功率回路之间设置至少二个电流传感器。5.一种如权利要求1—4任一项所述感应发电机接孤立非对称负载的控制装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：建立双馈感应发电机在正序同步旋转坐标系下，采用定子正序电压矢量定向的稳态电压方程；所述定子正序电压矢量定向具体包括：d轴与定子正序电压矢量位置重合；建立双馈感应发电机在负序同步旋转坐标系下，采用定子负序电压矢量定向的稳态电压方程，所述定子负序电压矢量定向包括：d轴与定子负序电压矢量位置重合；检测定子电压和转子电流的正、负序分量；计算转子正、负序d、q轴电流给定值；建立正、负序电流控制方程，通过正、负序电流控制方程控制所述控制装置。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述建立双馈感应发电机在正序同步旋转坐标系下，采用定子正序电压矢量定向的稳态电压方程具体，包括：usd(p)＝-ω1ψsq(p)＝-ω1(Lsisq(p)+Lmirq(p))＝Us(p)usq(p)＝ω1ψsd(p)＝ω1(Lsisd(p)+Lmird(p))＝0urd(p)＝Rrird(p)+sUs(p)urq(p)＝Rrirq(p)其中：Us(p)为定子正序电压矢量的幅值，Rr为转子绕组相电阻；Ls、Lm分别为定子绕组自感、定转子绕组互感；ω1为同步角频率；s为电机转差率；usd(p)、usq(p)、urd(p)、urq(p)分别为定子正序d轴电压、定子正序q轴电压、转子正序d轴电压、转子正序q轴电压；isd(p)、isq(p)、ird(p)、irq(p)分别为定子正序d轴电流、定子正序...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文广，徐艳，蔡毅，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44