并网型双馈式风力发电机转子位置检测方法技术

并网型双馈式风力发电机转子位置检测方法，步骤包括采样、并网前采样量的坐标变换、转子位置ＰＩ调节、获得转子变换角、并网后采样量的坐标变换、转子位置角偏差控制量计算、转子位置ＰＩ调节、获得转子变换角。本方法用软件手段替代传感器硬件检测，可将机组并网前和并网后的转子位置角偏差调节至零，得到转子位置角的准确值，实用性强，安全、有效地实现发电机转子位置检测和机组的矢量控制，无需增加硬件，降低经济成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种并网型双馈式风力发电才M争子位置的检测方法，属于 变速恒频双馈式风力发电积4支术领域。技术背景双馈i(A力发电机是一种交伊u^电机，具有控制灵活、功率因数可调、 效率高、变频装置容量小等优点，是目前应用最广泛的变速恒频风力发电 她的关键部件。目前，双馈式风力发电机的控制"fi4^用矢量控制的方法，对发电机 转子位置的樹则一般通过安^发电枳转子上的传感器得到，进一步通过 运算得到转子变换角，用于机组的矢量控制。所用传感器可以是位置传感 器，也可以是it^传感器。其存在的缺点是采用传感器硬件方式测量转 子位置、转速信号， 一方面，由于风力发电机组实际工作环境比较复杂， 安装位置传感器不仅维护不便，而且会P争j睡个系统的可靠性；另一方面， 由于目前风力发电才;ii且容量的不断增加，在实际运行中需要考虑位置传感 器故障时如何维"^N^且的正常运行或如何实m^i且的^f亭机问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有发电机转子位置硬件检测技术的缺点，提出一种并网型双馈风力发电机转子位置检测方法，使双馈式风力发电机能够安全稳定运行。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下并网型双馈式风力发 电 M争子位置4^则方法，在4HM则变流器控制器硬件环境中运行，其特征 是包4^。下步骤一、 采集^目定子电压、电流、电网电压、转子电流；二、 由采集到的电网电压，获取电网电压矢量角g;三、 判断才;ii且运行状态，若才;ii且处于并网前状态，转到步骤四；若机 组处于并网后状态，转到步骤六；四、 将采集的三湘定子电压根据(1)式转换为d、 q坐标系下的分量 U、 ，并将获得的定子电压d轴分量 作为转子位置角偏差控制量进<formula>formula see original document page 6</formula>(1)(l)式中，"■S3、 ^sA、 ^SC分别为定子的^目电压， 、 "S《分别是d、 q坐标系下的定子电压分量；五、将步骤四得到的机组并网前转子位置角偏差控制量 作为转子 位置PI调节的输入,调节环节的给定为零，经PI调节后得到4^4估计值"， 由"经积分运算和转子电流闭环调节得到实际的转子位置角《，将《带入 (2)式y=es"6r，获得转子变换角度值y,将该角度值y作为积i且转子电流闭环控制变换角的初始值，用于才;ii且运行的矢量控制；<formula>formula see original document page 7</formula>六、将步骤五中并网瞬间的转子变换角H乍为并网后转子电流变换的初始角e。；将采集的^目定子电流、转子电^t艮悟(3)式和(4)式转换为d、 q坐才示系下的介ti*s《*W *w(3)式和(4)式中，^a、 Z力、&。 Zra、 Zr6、 4分别为定子、转子的^f目 电流，^、 、、 ^'、^'分别为d、 q坐标系下的定、转子电流分量，步骤七；七、将定子电压、电流d、 q坐标系下的分量i^、、，L、、带入(5) 式得转子电流实际值^、、； —i-. R 丄s L "人 A (5)将转子电流实际值"、、与(4)式所得d、 q坐标系下的转子电流分 量zW'、/ '带入(6)式A^vC-^."'， M乍为转子位置角偏差控制量八、将步骤七得到的机组并网后转子位置角偏差控制量A作为转子位<formula>formula see original document page 7</formula>置PI调节的输入，调节环节的给定为零，经PI调节后得到寿^t估计值"， 由"经积&逸算和转子电流闭环调节得到实际的转子位置角& ,将《带入(2)式7=es~er，获得转子变换角>1值^,将该角度值y作为枳ia转子 电流闭环控制变换角的初始值，用于才;ii且运行的矢量控制。 本专利技术的有益效果如下1、本方法适用于并网型双馈风力发电才M争子位置;^则，可以^f戈安装在发电积4争子上的传感器硬件检测方式，避免转子位置传感器硬件检测带 来的安装、维修困难等不利影响；2、针对风电才;ii且并网前的运行工况,若转子变换角度存在偏差^时，在定子侧空载电压也会出现角度偏差，定子侧空载电压q轴分量、将不为 零，控制调节定子电压的q轴^J:等于零，可以控制消除转子角度偏差， 准确得到转子的位置和掩逸，实现机组并网前的转子励磁控制；3、 发电才几并网运行后，当转子位置角出现偏差时，同步坐标系下的转 子电流测量值"'将与实际值"出现偏差，取转子位置角偏差控制量为 △ = " . C -^ "'，由转子位置PI调节及机组闭环控制动态调节将寿计位 置角偏差控制量A调节为零，当A等于零时，得到转子位置角的准确值。4、 本方法实用性强，只需库欠件手^殳可以简单、方便、准确地实现发电 才M争子位置检测和机组的控制，无需增加石更件，经济成本低。 附图说明图l为4^专利技术方法4空制^^呈才匡图。图2为本专利技术方法中转子位置PI调节原理示意图。M实施方式下面参照附图并结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。但是本专利技术 不P艮于所给出的例子。例这里以电网电压定向的双馈发电机矢量控制方式为例，有 "^=-a4^、 =0， a为定子角it^，在转子侧变流器控制器的控制下， 按照图1所示流程，具体实施步骤如下采样发电机的转子电流、定子电压、电流以及电网电压；由釆集到的 电网电压，经过锁相环^l取电网电压矢量角S;判断才;ii且运^亍状态1、若机组处于并网前空载励磁控制阶敬，双馈发电机转子侧与变流器 相联，定子侧〗緣开路，即定子电流为零。1)定子电压测量值通过(1)式坐标变换得到的q轴分量 作为 转子位置PI调节的输入；2 )将定子电压q轴^f:给定值设为0,经转子位置PI调节后可以得到4tii估计值以;SJ至过积分得到的转子位置估计值，在转子电流闭环一空制的调节下将输入转子位置偏差控制量逐步调节至零，即获得实际转子位置角《，PI调节原理如图2所示；3)由公式(2)求得转子变换角度值y,将该角度值H乍为才;ii且转子电流闭环控制变换角的初始值，用于完成发电机的矢量控制。当空载励磁阶段完g，发电机定子电压频率、幅值和相位均与电网电压iijij一致，满足并网要求。此时可以在系统的指令下闭合并网控制器 实现发电机并网。由于转子4lii和位置均是连续变量，在并网时刻，需要 将并网前瞬间的转子4^4及位置角作为并网后#^位置估计控制器的前馈输入量，避免并网过程中控制方法切换造成的电流沖击。2、若才;ii且处于并网状态，定子电压与电网电压完4^致。将步骤五中并网 瞬间的转子变换角^作为并网后转子电流变换的初始角&,此时转子位置 的4^则^^呈如下l)由于定子电压电流坐标系变换角与转子位置角无关，由定子电压、电流d、 q轴^t所表示的转子电流关系，由(5)式可以得到转子电流 在定子侧d、 q坐标系下的实际值^、、；2 ) 将步骤1)中转子电流实际值"、、与转子电流实际^^则值得d、 q 分量"'、"代入(6)式运算得到转子位置角偏差控制量A作为转子位置PI调节的输入，调节后得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
并网型双馈式风力发电机转子位置检测方法，在转子侧变流器控制器硬件环境中运行，其特征是包括如下步骤：　　　　一、采集三相定子电压、电流、电网电压、转子电流；　　　　二、由采集到的电网电压，获取电网电压矢量角θ↓［ｓ］；　　　　三、判断机组运行状态，若机组处于并网前状态，转到步骤四；若机组处于并网后状态，转到步骤六；　　　　四、将采集的三相定子电压根据（１）式转换为ｄ、ｑ坐标系下的分量ｕ↓［ｓｄ］、ｕ↓［ｓｑ］，并将获得的定子电压ｑ轴分量ｕ↓［ｓｑ］作为转子位置角偏差控制量进入步骤五；　　　　＊＊＊　　（１）　　　　（１）式中，ｕ↓［ｓａ］、ｕ↓［ｓｂ］、ｕ↓［ｓｃ］分别为定子的三相电压，ｕ↓［ｓｄ］、ｕ↓［ｓｑ］分别是ｄ、ｑ坐标系下的定子电压分量；　　　　五、将步骤四得到的机组并网前转子位置角偏差控制量ｕ↓［ｓｑ］作为转子位置ＰＩ调节的输入，调节环节的给定为零，经ＰＩ调节后得到转速估计值ω，由ω经积分运算和转子电流闭环调节得到实际的转子位置角θ↓［ｒ］，将θ↓［ｒ］带入（２）式：γ＝θ↓［ｓ］－θ↓［ｒ］，获得转子变换角度值γ，将该角度值γ作为机组转子电流闭环控制变换角的初始值，用于机组运行的矢量控制；　　　　六、将步骤五中并网瞬间的转子变换角γ作为并网后转子电流变换的初始角θ↓［０］；将采集的三相定子电流、转子电流根据（３）式和（４）式转换为ｄ、ｑ坐标系下的分量ｉ↓［ｓｄ］、ｉ↓［ｓｑ］、ｉ↓［ｒｄ］′、ｉ↓［ｒｑ］′；　　　　＊＊＊　　　　（３）式和（４）式中，ｉ↓［ｓａ］、ｉ↓［ｓｂ］、ｉ↓［ｓｃ］、ｉ↓［ｒａ］、ｉ↓［ｒｂ］、ｉ↓［ｒｃ］分别为定子、转子的三相电流，ｉ↓［ｓｄ］、ｉ↓［ｓｑ］、ｉ↓［ｒｄ］′、ｉ↓［ｒｑ］′分别为ｄ、ｑ坐标系下的定、转子电流分量，进入步骤七；　　　　七、将定子电压、电流ｄ、ｑ坐标系下的分量ｕ↓［ｓｄ］、ｕ↓［ｓｑ］、ｉ↓［ｓｄ］、ｉ↓［ｓｑ］带入（５）式得转子电流实际值ｉ↓［ｒｄ］、ｉ↓［ｒｑ］；　　　　＊＊＊　　（５）　　　　将转子电流实际值ｉ↓［ｒｄ］、ｉ↓［ｒｑ］与（４）式所得ｄ、ｑ坐标系下的转子电流分量ｉ↓［ｒｄ］′、ｉ↓［ｒｑ］′带入（６）式：Δ＝ｉ↓［ｒｑ］.ｉ↓［ｒｄ］′－ｉ↓［ｒｄ］.ｉ↓［ｒｑ］′，Δ作为转子位置角偏差控制量进入步骤八；　　　　八、将步骤七得到的机组并网后转子位置角偏差控制量Δ作为转子位置ＰＩ调节的输入，调节环节的给定为零，经ＰＩ调节后得到转...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，朱晓东，徐殿国，张学广，
申请(专利权)人：国网南京自动化研究院，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]