Fault-tolerant control of open-winding brushless doubly-fed generator system based on direct power control includes open-winding brushless doubly-fed generator (1). The open-winding brushless doubly-fed generator (1) has two sets of three-phase symmetrical stator windings with different poles. This system aims at the single converter of generator side in open-winding brushless doubly-fed wind generator system. Based on the direct power control method, the fault-tolerant control method for open-circuit faults of two pipes and two pipes is proposed.
【技术实现步骤摘要】
基于直接功率控制的开绕组无刷双馈发电机系统容错控制
：本专利技术属于风力发电领域，具体涉及一种开绕组无刷双馈风力发电机系统及容错控制方法。
技术介绍
：无刷双馈发电机因其无刷化结构，低维修成本，所需变流器容量小，以及高可靠性等优势在风力发电领域得到广泛关注。在大型风力发电领域如海上风力发电系统中，由于所处环境较为恶劣，因此系统的高可靠性成为可持续运行的前提。风力发电机组通常由电机，控制器，变流器与一系列传感器构成，其中任何环节出现故障都会对系统产生影响：轻则影响风力发电系统性能，重则使全部系统瘫痪。因此任何环节的可靠性都应得到足够的重视。变流器中的功率开关器件受系统控制策略影响频繁开通或关断，且其受自身工作环境和系统能量流动的影响颇大，因而变流器尤其是机侧逆变部分常常成为系统中易发生故障的薄弱环节。许多具有检测和保护功能的电路包括过电压、过电流保护电路，驱动保护电路以及缓冲电路等已经集成在现代智能功率模块中，这在一定程度上保障了变流器的安全稳定运行。但海上风力发电环境复杂，诸多扰动都可造成功率开关器件保护电路的失效。因此，采用合适的容错控制策略使系统在功率开关器件...
【技术保护点】
1.基于直接功率控制的开绕组无刷双馈发电机系统，其特征在于：该系统包括开绕组无刷双馈发电机(1)，该开绕组无刷双馈发电机(1)具有两套极数不同的三相对称定子绕组，分别为功率绕组(2)和控制绕组(3)，功率绕组(2)与电网(5)相连，功率绕组(2)的极对数为pp，控制绕组(3)为开绕组结构，即将控制绕组(3)的6个端子分别从两端全部引出，两端分别与第一机侧变流器(6)和第二机侧变流器(7)相连，控制绕组(3)的极对数为pc，功率绕组(2)和控制绕组(3)之间的耦合关系是通过转子(4)来实现的，转子(4)的极对数为pr＝pp+pc。
【技术特征摘要】
1.基于直接功率控制的开绕组无刷双馈发电机系统，其特征在于：该系统包括开绕组无刷双馈发电机(1)，该开绕组无刷双馈发电机(1)具有两套极数不同的三相对称定子绕组，分别为功率绕组(2)和控制绕组(3)，功率绕组(2)与电网(5)相连，功率绕组(2)的极对数为pp，控制绕组(3)为开绕组结构，即将控制绕组(3)的6个端子分别从两端全部引出，两端分别与第一机侧变流器(6)和第二机侧变流器(7)相连，控制绕组(3)的极对数为pc，功率绕组(2)和控制绕组(3)之间的耦合关系是通过转子(4)来实现的，转子(4)的极对数为pr＝pp+pc。2.如权利要求1所述的基于直接功率控制的开绕组无刷双馈发电机系统容错控制，其特征在于：针对双机侧变流器的单管和双管开路故障，基于直接功率控制方法通过选择合适的空间电压矢量对功率绕组的有功功率和无功功率进行独立控制，使系统在功率开关器件故障后能容错运行；它是根据功率绕组(2)有功功率和无功功率的误差信号、控制绕组(3)磁链所在扇区的信息以及故障信息来重新制定开关电压矢量选择表，通过适当选择开关电压矢量来直接独立控制开绕组无刷双馈发电机的有功功率和无功功率，进而实现系统在功率开关器件故障后的容错运行。3.根据权利要求2所述的容错控制方法，其特征在于：采集功率绕组(2)的电压信号(up)和电流信号(ip)以及控制绕组(3)的电压信号(uc)和电流信号(ic)，经过坐标变换模块(8)，得到两相静止坐标系下的功率绕组(2)电压信号(upαβ)和电流信号(ipαβ)，以及控制绕组(3)的电压信号(ucαβ)和电流信号(icαβ)，功率绕组(2)的电压信号(upαβ)和电流信号(ipαβ)经过瞬时功率计算模块(9)得到功率绕组(2)输出的瞬时有功功率(Pp和)无功功率(Qp)，控制绕组(3)的电压信号(ucαβ)和电流信号(icαβ)经过控制绕组磁链扇区判断模块(10)得到磁链角(θ)，功率绕组(2)的有功功率给定值(Pref)与功率绕组(2)的有功功率实际值(Pp)通过有功功率滞环比较器(11)进行比较，得到功率绕组(2)有功功率实际值与给定值的误差值(△Pp)，功率绕组(2)的无功功率给定值(Qref)与功率绕组(2)的无功功率实际值(Qp)通过无功功率滞环比较器(12)进行比较，得到功率绕组(2)无功功率实际值与给定值的误差值(△Qp)，再结合故障诊断模块(13)的故障信息和磁链角(θ)，制定相应的开关电压矢量选择表，经过开关电压矢量选择模块(14)，得到第一机侧变流器(6)的控制信号(uabc1)和第二机侧变流器(7)的控制信号(uabc2)，进而驱动开绕组无刷双馈发电机(1)，实现容错控制。4.根据权利要求2所述的容错控制方法，其特征在于：将双两电平变流器输出的合成空间电压矢量按照幅值不同分为长矢量、中矢量和短矢量，长矢量有6种，中矢量有12种，每个长矢量有1种合成方法，每个中矢量有2种合成方法，短矢量有36种，每个短矢量有6...
【专利技术属性】
技术研发人员：金石，施隆，徐振耀，刘光伟，于思洋，奚云峰，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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