一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法技术方案

本发明专利技术属于电器电路领域，尤其涉及一种双馈电机变流器共模电压控制方法，在双馈发电机和变流器电路上增加一个共模电压的发生电路，该发生电路采用一个桥臂，接在直流母线上；该共模电压注入桥臂的控制信号为电网侧的SPWM信号之和除以3，电机侧的SVPWM信号之和除以3：

A common mode voltage control method for doubly fed machine converter system

【技术实现步骤摘要】
一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法
本专利技术属于电器电路领域，尤其涉及一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法。
技术介绍
双馈发电机和变流器系统，是风力发电机组应用最广的解决方案。由于双馈系统的变流器接在转子侧，可以使得变流器功率仅仅为电机功率的1/3到1/4之间，变流器成本低，损耗小，效率高。然而，发电机转子绕组通过滑环与变流器连接，转子滑环和转子轴承时常会出现故障。绝缘损坏的主要原因，转子电压突变dv/dt，包括差模电压和共模电压。差模电压通常通过滤波器和IGBT开关速度等方法来调整。共模电压解决方案，有的采用直流侧母线对地加电容的形式抑制尖峰，这是采用旁路共模电流的方法；有的采用增大共模电抗的形式，这是在共模信号的传输路径上，增大阻抗的方法。双馈电机一般使用电机转子增加接地滑环，保护转子轴承。本专利技术通过增加一个共模电压产生电路，抵消转子和大地之间的低频共模电压，从而大大降减小共模电压源幅值。减小共模电压，可以大大降低共模漏电流产生的电腐蚀等损坏。减少双馈电机转子相连的滑环和轴承的故障。类似电路是在UPS(不间断电源)上，但是与本方案软件控制算法不同，硬件电路的参数特点不同，应用负载不同。UPS增加的桥臂，用于为负载和电源提供一个公共中性线，同时提高直流侧电压的利用率，应用场合是恒频恒压的电源，而且输入、输出频率相同。本方案增加的桥臂电路，应用于变频变压的电源，输入输出频率不同，电压不同。本方案提供共模电压，用于抵消施加在电机上的共模电压，电路电流数值小。IGBT驱动信号一般是由正弦波与三角载波调制成的脉冲信号，三相SPWM调制信号(频率为w1)如下：va＝Vmcosω1tvb＝Vmcos(ωt1-120)vc＝Vmcos(ωt1+120)为了提高直流侧母线电压的利用率，常常加入共模电压分量Vzero1，常用的Vzero1生成方法如公式：从而生成SVPWM调制信号。vaz＝Vmcosω1t+Vzero1vbz＝Vmcos(ω1t-120)+Vzero1vcz＝Vmcos(ω1t+120)+Vzero1SVPWM调制信号与三角载波比较，生成驱动脉冲信号。电机侧与电网侧侧频率、电压不同，电机侧三相R,S,T对应IGBT桥臂驱动信号是由正弦信号调制成的脉冲信号，即SPWM调制信号，频率为w2，如下：vR(t)＝Vncosω2tvS(t)＝Vncos(ω2t-120)vT(t)＝Vncos(ω2t+120)为了提高输出最大电压能力，常常加入共模谐波电压分量Vzero2，常用的Vzero2生成方法如公式：从而生成SVPWM调制信号。vRz(t)＝Vncosω2t+vzero2(t)vSz(t)＝Vncos(ω2t-120)+vzero2(t)vTz(t)＝Vncos(ω2t+120)+vzero2(t)SVPWM调制信号与三角载波比较，生成驱动脉冲信号。因为有Vzero1和Vzero2这两个共模电压信号的存在，使得电机绕组转子对地存在这个共模电压，造成转子轴承电压和和滑环的接地电流。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种增加一个共模电压的发生电路，采用一个桥臂，接在直流母线上，该桥臂仅仅用于产生共模电压，没有负载电流，功率微小，而且可以抑制低频的共模信号Vzero1和Vzero2，从而有利于电机绕组绝缘，减小双馈电机转子轴承电压，减小滑环接地电流。本专利技术的技术方案：一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法，在双馈发电机和变流器电路上增加一个共模电压的发生电路，该发生电路采用一个桥臂，接在直流母线上；该共模电压注入桥臂的控制信号为电网侧的SVWM信号之和除以3，电机侧的SVPWM信号之和除以3：也就是：vcom_zero(t)＝vzero1(t)+vzero2(t)，理想情况下：vcom_zero1(t)-vzero1(t)-vzero2(t)＝0；其中，电网侧的SVWM信号如下：电机侧的SVWM信号如下：优选地，所述共模电压注入桥臂为类似7桥臂结构的桥臂，该桥臂仅仅用于产生共模电压，没有负载电流。优选地，所述共模电压的发生电路采用额定电流远远小于主回路的IGBT器件，成本较低。优选地，所述共模电压的发生电路采用频率较高IGBT器件。优选地，为了消除IGBT器件的PWM高次谐波，转子侧也可以加入滤波电容和衰减电阻。优选地，一种双馈电机变流器共模电压控制方法，具体步骤如下：(1)计算电网侧的SVPWM共模电压信号；(2)计算电机侧的SVPWM共模电压信号；(3)两者相加，得到需要的共模注入电压信号(4)所得信号作为调制波和三角载波生成驱动信号，用于共模电压注入电路。本专利技术在双馈发电机和变流器电路上增加一个共模电压的发生电路，该发生电路采用一个桥臂，接在直流母线上；该桥臂仅仅用于产生共模电压，没有负载电流，功率微小，而且可以抑制低频的共模信号Vzero1和Vzero2，从而有利于电机绕组绝缘，减小转子轴承电压和滑环接地电流。附图说明图1为本专利技术中双馈发电机和变流器电路上增加共模电压发生电路的电气原理图；图2为本专利技术中双馈发电机和变流器电路上增加共模电压发生电路和转子滤波电路的电气原理图；图3为本专利技术的共模电压传导路径图；图4为本专利技术的流程示意图；图5为
技术介绍
中双馈发电机和变流器的电气原理图；图6为
技术介绍
中共模电压传导路径图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明，但并不是对本专利技术保护范围的限制。如图1-4所示，1.一种双馈电机变流器共模电压控制方法，在双馈发电机和变流器电路上增加一个共模电压的发生电路，该发生电路采用一个桥臂，接在直流母线上；该共模电压注入桥臂的控制信号为电网侧的SPWM信号之和除以3，电机侧的SVPWM信号之和除以3：也就是：vcom_zero2(t)＝vzero1(t)+vzero2(t)，理想情况下：vzero1(t)+vcom_zero2(t)+vzero2(t)＝0；其中，电网侧的SPWM信号如下：电机侧的SVPWM信号如下：共模电压注入桥臂为类似7桥臂结构的桥臂，该桥臂仅仅用于产生共模电压，没有负载电流。共模电压的发生电路采用额定电流远远小于主回路的IGBT器件，成本较低。共模电压的发生电路采用频率较高IGBT器件。为了消除IGBT器件的PWM高次谐波，转子侧可加入滤波电容和衰减电阻。一种双馈电机变流器共模电压控制方法，具体步骤如下：(1)计算电网侧的SVPWM共模电压信号；(2)计算电机侧的SVPWM共模电压信号；(3)相加后，得到需要的共模注入电压信号(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法，其特征在于：在双馈发电机和变流器电路上增加一个共模电压的发生电路，该发生电路采用一个桥臂，接在直流母线上，输出接系统地线；该共模电压注入桥臂的控制信号为电网侧的SVWM信号之和除以3，加上电机侧的SVPWM信号之和除以3：

【技术特征摘要】
1.一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法，其特征在于：在双馈发电机和变流器电路上增加一个共模电压的发生电路，该发生电路采用一个桥臂，接在直流母线上，输出接系统地线；该共模电压注入桥臂的控制信号为电网侧的SVWM信号之和除以3，加上电机侧的SVPWM信号之和除以3：
也就是：vcom_zero(t)＝vzero1(t)+vzero2(t)，






理想情况下：vcom_zero(t)-vzero1(t)-vzero2(t)＝0；
其中，电网侧的SVWM信号如下：
电机侧的SVWM信号如下：


2.根据权利要求1所述的一种双馈电机变流器系统共模电压控制方法，其特征在于：所述共模电压注入桥臂为类似7桥臂结构的桥臂，该桥臂仅仅用于产生共模电压，没有负载电流。


3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晓峰，王晓坤，
申请(专利权)人：苏州乾能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32