电机侧变流器的仿真装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术揭示了一种电机侧变流器的仿真装置，包括：直流电压测量器、交流电压测量器、交流电流测量器、锁相环、坐标变换器、电机侧变流器控制器和电机侧变流器。直流电压测量器测量直流母线电压值。交流电压测量器测量发电机的机端交流电压值。交流电流测量器测量三相交流电流值。锁相环测量发电机机端的电压相角。坐标变换器接收直流母线电压值、机端交流电压值、三相交流电流值和电压相角作为输入，转换直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的电网固定坐标参数成为矢量坐标参数作为输出。电机侧变流器控制器连接到坐标变换器，根据矢量坐标参数产生脉宽调制信号作为输出指令。电机侧变流器根据脉宽调制信号调节桥臂的占空比。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风电设备领域，尤其涉及一种电机侧变流器的仿真装置。
技术介绍
1891年，第一台试验风机诞生，这预示着风力发电的开始。1897年，风机系统正式用于商业化。但此后，风力发电发展缓慢，直至上个世纪70年代的世界石油危机才使风力发电真正得到发展。美国、西欧等发达国家为寻求替代化石燃料的能源，投入了大量经费，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料力学等领域的新技术研制现代风力发电机组，开创了风能利用的新时期。近20年，发达国家在风力发电
已取得巨大的成就。并网运行的风力发电机组单机容量从最初的数十千瓦级已发展到兆瓦级；控制方式从单一的定桨距失速控制向 全桨叶变距和变速恒频发展，运行可靠性从20世纪80年代初的50%，提高到98%以上，并且在风电场运行的风力发电机组全部可以实现集中控制和远程控制。自1990年以来，世界风力发电累计装机容量平均每年增长超过20%，仅2005年世界新增装机就达到11769MW，其增长速度超过了任何一种电力增长的速度。风电机组有多种类型，常用的风电机组包括基于普通异步发电机的恒速风电机组、基于双馈感应发电机的变速风电机组和基于永磁同步发电机的直驱型变速风电机组。无论是哪一种风电机组，其发电机都需要通过变频器和变流器来接入到电网中，变频器包括电网侧变频器，而变流器包括电机侧变流器。电网侧变频器采用定子电压定向的矢量控制方案，用于控制交直交变频器的直流母线电压以及电网侧变频器发出的无功功率。电机侧变流器用于控制直流环节的电容电压和发电机定子电压为预先设置的恒定值。
技术实现思路
本技术旨在提出一种电机侧变流器的仿真装置。根据本技术的一实施例，提出一种电机侧变流器的仿真装置，包括直流电压测量器、交流电压测量器、交流电流测量器、锁相环、坐标变换器、电机侧变流器控制器和电机侧变流器。直流电压测量器测量电机侧变流器的直流母线电压值。交流电压测量器测量发电机的机端交流电压值。交流电流测量器测量电机侧变流器的三相交流电流值。锁相环测量发电机机端的电压相角。坐标变换器连接到直流电压测量器、交流电压测量器、交流电流测量器和锁相环，接收直流母线电压值、机端交流电压值、三相交流电流值和电压相角作为输入，转换直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的电网固定坐标参数成为矢量坐标参数作为输出。电机侧变流器控制器连接到坐标变换器，根据直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的矢量坐标参数产生脉宽调制信号作为输出指令。电机侧变流器连接到电机侧变流器控制器，根据脉宽调制信号调节桥臂的占空比。在一个实施例中，电机侧变流器控制器包括两级级联的比例积分控制器。本技术的电机侧变流器的仿真装置能够实现将直流环节的电容电压和发电机定子电压调节为预先设置的恒定值的仿真控制。附图说明图I揭示了根据本技术的一实施例的电机侧变流器的仿真装置的结构示意图。具体实施方式参考图I所示，图I揭示了根据本技术的一实施例的电机侧变流器的仿真装置的结构示意图。该电机侧变流器的仿真装置100包括直流电压测量器102、交流电压测量器104、交流电流测量器106、锁相环108、坐标变换器110、电机侧变流器控制器112和电机侧变流器114。直流电压测量器102测量电机侧变流器的直流母线电压值。交流电压测量器104 测量发电机的机端交流电压值。交流电流测量器106测量电机侧变流器的三相交流电流值。锁相环108测量发电机机端的电压相角。坐标变换器110连接到直流电压测量器102、交流电压测量器104、交流电流测量器106和锁相环108，坐标变换器110接收直流母线电压值、机端交流电压值、三相交流电流值和电压相角作为输入。坐标变换器110转换直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的电网固定坐标参数成为矢量坐标参数作为输出。电机侧变流器控制器112连接到坐标变换器110，电机侧变流器控制器112根据直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的矢量坐标参数产生脉宽调制(PWM)信号作为输出指令。在一个实施例中，电机侧变流器控制器110包括两级级联的比例积分控制器(PI控制器)。电机侧变流器114连接到电机侧变流器控制器112，电机侧变流器114根据脉宽调制信号调节桥臂的占空比。本技术的电机侧变流器的仿真装置的工作原理如下直流电压测量器用于测量全功率变流器的直流母线电压。交流电压测量器用于测量永磁同步发电机的机端交流电压。交流电流测量器用于测量电机侧变流器中的三相交流电流。锁相环测量发电机机端母线处的电压相角，以采用发电机定子电压矢量定向的矢量控制方法实现电机侧变流器对永磁同步发电机的功率解耦控制。坐标变换器进行坐标变换。发电机侧电压电流量都是在电网固定参考坐标系下表示的，而电网侧变流器又是在电网电压参考坐标下采用电网电压定向的矢量控制办法，因此电机侧变流器控制系统的输入输出信号均需要进行坐标变换，从电网固定参考坐标变成矢量坐标。电机侧变流器根据电机侧变流器控制器输出的脉宽调制(PWM)指令进行变流，电机侧变流器通过调整上下桥臂的占空比达到相应的控制效果。电机侧变流器控制器由级联的两级比例积分(PI)控制器构成，慢速外环用于控制变流器发出的有功功率和发电机机端电压，快速内环用于控制电流(Id、Iq)至由外环控制确定的电流参考值(Id %、Iq Mf)。电机侧变流器控制器输出信号定义了发电机定子电压的幅值和相角，在定子电压矢量定向的矢量控制方式下，变流器电流分解为两个互相垂直的电流分量，其中d轴电流Id为有功电流，q轴电流I,为无功电流，d轴有功电流用于控制变流器发出的有功功率，q轴无功电流用于控制变流器发出的有功功率，从而间接达到控制发电机机端电压的目的。电机侧变流器电流内环控制器输出的变流器调制系数为定子电压定向下的表示方式，需要通过坐标变换将其转换为系统固定参考坐标系下的表示方式才是电机侧变流器能够处理的信号。本技术的电机侧变流 器的仿真装置能够实现将直流环节的电容电压和发电机定子电压调节为预先设置的恒定值的仿真控制。权利要求1.一种电机侧变流器的仿真装置，其特征在于，包括 直流电压测量器，测量电机侧变流器的直流母线电压值； 交流电压测量器，测量发电机的机端交流电压值； 交流电流测量器，测量电机侧变流器的三相交流电流值； 锁相环，测量发电机机端的电压相角； 坐标变换器，连接到直流电压测量器、交流电压测量器、交流电流测量器和锁相环，接收直流母线电压值、机端交流电压值、三相交流电流值和电压相角作为输入，转换直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的电网固定坐标参数成为矢量坐标参数作为输出； 电机侧变流器控制器，连接到坐标变换器，根据直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的矢量坐标参数产生脉宽调制信号作为输出指令； 电机侧变流器，连接到电机侧变流器控制器，根据脉宽调制信号调节桥臂的占空比。2.如权利要求I所述的电机侧变流器的仿真装置，其特征在于，所述电机侧变流器控制器包括两级级联的比例积分控制器。专利摘要本技术揭示了一种电机侧变流器的仿真装置，包括直流电压测量器、交流电压测量器、交流电流测量器、锁相环、坐标变换器、电机侧变流器控制器和电机侧变流器。直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机侧变流器的仿真装置，其特征在于，包括：直流电压测量器，测量电机侧变流器的直流母线电压值；交流电压测量器，测量发电机的机端交流电压值；交流电流测量器，测量电机侧变流器的三相交流电流值；锁相环，测量发电机机端的电压相角；坐标变换器，连接到直流电压测量器、交流电压测量器、交流电流测量器和锁相环，接收直流母线电压值、机端交流电压值、三相交流电流值和电压相角作为输入，转换直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的电网固定坐标参数成为矢量坐标参数作为输出；电机侧变流器控制器，连接到坐标变换器，根据直流母线电压值、机端交流电压值和三相交流电流值的矢量坐标参数产生脉宽调制信号作为输出指令；电机侧变流器，连接到电机侧变流器控制器，根据脉宽调制信号调节桥臂的占空比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔勇，仇成，秦旷宇，郭强，杨增辉，
申请(专利权)人：上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，
类型：实用新型
国别省市：