CN104320030B - 永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法及控制装置，其中，控制方法包括：电压检测步骤：检测变流器的二极管整流单元整流后的实测整流电压；变桨控制调整步骤：将所述实测整流电压与预设的小于或等于直流母线电压的目标整流电压进行比较，如果所述实测整流电压大于所述目标整流电压，则调整风力发电机的变桨控制，使风力发电机的转速降低。通过本发明的永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法及控制装置，将变流器中整流后的整流电压控制在不超过直流母线电压的范围内，从而避免出现斩波升压电路不受控的情形，进而避免了风力发电机组实际馈入功率大于设定的给定功率的情形。

Description

永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及一种电压的控制方法及控制装置，尤其涉及永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法及控制装置。
背景技术
如图1所示，其为现有技术的永磁同步风力发电机***的结构示意图，该***包括永磁同步发电机(PMSG)01、滤波器02、变流器03和变压器04，变流器03包括机侧变流模块(AC/DC单元)031、直流母线电容032和网侧变流模块(DC/AC单元)033。永磁同步风力发电***的永磁同步发电机01产生的三相交流电经由滤波器02处理进入变流器03，通过机侧变流模块031将三相交流电整流成直流电，转换后的电能存储在直流母线电容032上，然后再通过网侧变流器033进行逆变，将直流母线电容032上的电能转换成电网可以接受的三相交流电，之后经由变压器04处理将三相交流电输送到电网，整个过程实现了发电机的机械能到电网的电能的转换。在永磁同步风力发电机***中，发电机的变流器大多数采用背靠背双脉宽调制变流器，背靠背双脉宽调制变流器的基本结构为交直交(AC-DC-AC)的拓扑结构。
如图2所示，其为现有技术的变流器的机侧变流模块的结构示意图，机侧变流模块(AC/DC单元)包括二极管整流单元011和斩波升压电路(也称作boost电路)012，其中，二极管整流单元011可连接多个斩波升压电路012，图2中只示出了一个斩波升压电路012，斩波升压电路012包括电抗器L和绝缘栅双体晶体管(IGBT)单元013，而每个IGBT单元包括IGBT上管0131和IGBT下管0132。在实际变流器中，可将多组相同的斩波升压电路并联使用。图2中的Ur为二极管整流后的整流电压，为了与下文中的目标整流电压区分开，将Ur称作实测整流电压，而Udc为直流母线电压，在本发明中，所说的直流母线电压Udc是指在变流器正常工作的情况下，直流母线电容上的电压。
在实现上述发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
当风力发电机组转速升高时，会导致发电机侧的电压升高，基于上述变流器的拓扑结构，发电机产生的三相交流电通过机侧变流模块031中二极管011整流后得到实测整流电压Ur，当实测整流电压Ur超过直流母线电压Udc时，会发生斩波升压电路不受控，从而使得风力发电机组向电网馈入的功率会增加，导致风力发电机组实际馈入功率大于设定的给定功率，出现功率比较错误和超发功率的现象，进而出现风力发电机组报出机组故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法及控制装置，实现将变流器中整流后的实测整流电压控制在不超过直流母线电压的范围内，从而避免出现斩波升压电路不受控的情形。
为达到上述目的，本发明提供了一种永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法，包括：电压检测步骤：检测变流器的二极管整流单元整流后的实测整流电压；变桨控制调整步骤：将所述实测整流电压与预设的小于或等于直流母线电压的目标整流电压进行比较，如果所述实测整流电压大于所述目标整流电压，则调整风力发电机的变桨控制，使风力发电机的转速降低。
本发明还提供了一种永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置，包括：电压检测模块，其检测变流器的二极管整流单元整流后的实测整流电压；变桨调整模块，其将所述实测整流电压与预设的小于或等于直流母线电压的目标整流电压进行比较，如果所述实测整流电压大于所述目标整流电压，则调整风力发电机的变桨控制，使风力发电机的转速降低。
通过本发明的永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法及控制装置，将变流器中整流后的实测整流电压控制在不超过直流母线电压的范围内，从而避免出现斩波升压电路不受控的情形，进而避免了风力发电机组实际馈入功率大于设定的给定功率的情形。
附图说明
图1为现有技术的永磁同步风力发电机***的结构示意图。
图2为现有技术的变流器的机侧变流模块的结构示意图。
图3为通用的风力发电机的主变桨控制***的结构示意图。
图4为本发明实施例三的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图。
图5为本发明实施例四的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图一。
图6为本发明实施例四的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图二。
图7为本发明实施例四的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图三。
图8为本发明实施例五的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图。
图9为本发明实施例六的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图。
附图标号说明：
01-永磁同步发电机(PMSG)；02-滤波器；03-变流器；04-变压器；031-机侧变流模块；032-直流母线电容；033-网侧变流器；011-二极管整流单元；012-斩波升压电路；013-绝缘栅双体晶体管(IGBT)单元；0131-IGBT上管；0132-IGBT下管；1-电压检测模块；2-变桨调整模块；21-电压差值计算模块；22-变桨调整值计算模块；3-主变桨控制***；221-第一限幅器；222-电压差值比例积分控制器；4-比例系数调整模块；41-除法器；42-第二限幅器；43-变化率比例积分控制器；44-第四限幅器；223-第三限幅器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
实施例一
如图2所示，在永磁同步风力发电机的机侧变流模块中，经过二极管整流单元整流后的实测整流电压Ur将作用于斩波升压电路上，如果实测整流电压Ur高于直流母线电压Udc的话，将会造成斩波升压电路的失控。
对此，本实施例提供了一种永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法，包括如下步骤：电压检测步骤：检测变流器的二极管整流单元整流后的实测整流电压；变桨控制调整步骤：将实测整流电压与预设的小于或等于直流母线电压的目标整流电压进行比较，如果实测整流电压大于目标整流电压，则调整风力发电机的变桨控制，使风力发电机的转速降低。
在本实施例中，设置了一个小于或等于直流母线电压的目标整流电压作为变桨调整的目标，考虑到变桨控制对于整流电压的变化存在一定的滞后性，因此，优选地将目标整流电压设置得小于直流母线电压为宜。
通过上述的控制方法，以调节变桨控制作为调节手段，间接地控制经过二极管整流单元整流后的实测整流电压Ur，使其能够不超过直流母线电压Udc，这个变桨控制方法形成一个闭环反馈控制，从而将实测整流电压Ur稳定在小于直流母线电压Udc的范围内，从而保证斩波升压电路处于受控状态，稳定向电网的馈入功率，避免出现功率比较错误和超发功率等现象。
实施例二
本实施例对实施例一的控制方法进行了具体地展开，其中，利用了现有的通用的主变桨控制***来进行发电机的转速调整，通过向主变桨控制***输入变桨调整值，来改变主变桨控制***中的相关参数，由此，来调节变桨控制，从而调整发电机转速。
具体地，在变桨控制调整中，计算目标整流电压与实测整流电压的电压差值，如果该电压差值小于零(即实测整流电压大于目标整流电压)，则根据该电压差值计算变桨调整值，然后将该变桨调整值输出到主变桨控制***，调整变桨控制，使风力发电机的转速降低。在具体应用中，可以采用比例积分控制器，根据电压差值来计算变桨调整值。需要说明的是，如果该电压差值大于或等于零(即如果实测整流电压小于或等于目标整流电压)，说明实测整流电压不需要进行调整，因此，可以不进行任何调整操作。
其中，主变桨控制***可以采用现有技术中通用的变桨控制***，例如，如图3所示，其为通用的风力发电机的主变桨控制***的结构示意图，图中的各个参数的含义如下：ω_set为发电机设定转速，ω_gen为发电机实际转速，Δω为发电机设定转速与发电机实际转速的转速差值，θ_ref为变桨设定角度值；θ为当前变桨角度值，Δθ为变桨控制器输出设定角度值与当前变桨角度值之差，为矢量电压，用于控制变桨电机进行变桨角度调整，为变桨执行机构的数学模型,变桨执行机构主要包括变桨电机以及相关传动机构等，其中，τ是变桨执行机构的等效惯性时间常数，s表示复域变量。该主变桨控制***以发电机设定转速ω_set和发电机实际转速ω_gen为输入，通过两个比例积分控制器(也称作PI控制器)生成电压矢量值输出给变桨电机，通过变桨电机调整变桨角，调整后的当前变桨角以及发电机实际转速再反馈回到***中，从而实现反馈控制。该***包括的两个比例积分控制器分别为第一变桨比例积分控制器和第二变桨比例积分控制器。对于比例积分控制器而言，主要涉及两个控制参数kp和其中，kp为比例系数，为积分系数。第一变桨比例积分控制器建立了Δω与θ_ref之间的关系，而θ_ref与反馈回来的θ作差后输入到第二变桨比例积分控制器中。第二变桨比例积分控制器建立了Δθ与之间的关系，然后将输入到变桨电机中，对叶片的变桨角进行调节，在图3中表示为将输入到变桨电机数学模型中。
在上述的控制方法中，充分利用了现有的主变桨控制***的功能，将根据电压差值计算的变桨调整值直接输入到主变桨控制***,调节相应的参数，从而实现了对发电机转速的调整，而不需要额外设置发电机转速控制***。
在上述的变桨控制调整中，变桨调整值可以是变桨角度调整值或者转速调整值等，也可以是其他能够影响主变桨控制***的控制结果的参数值等，只要是能够起到调整电机转速的作用即可。通过变桨调整值对主变桨控制***中的相应参数进行调整，从而影响或调整变桨控制。当变桨调整值为变桨角度调整值时，将该转速调整值叠加到主变桨控制***中的变桨设定角度值θ_ref上，以改变该变桨设定角度值θ_ref；当变桨调整值为转速调整值时，则将该转速调整值叠加到主变桨控制***中的发电机设定转速与实际转速的转速差值Δω上，以改变该转速差值Δω。
从图3中可以看出，在主变桨控制***中，在控制链路上，第一变桨比例积分控制器的输出值θ_ref距离变桨电机数学模型较近，从反馈链路上看，处在第一变桨比例积分控制器和第二变桨比例积分控制器之间，位于发电机实际转速ω_gen的反馈路径以内，处于主变桨控制***的内环中，因此，针对θ_ref进行调整能过获得较为迅速的调整结果，整流后的实测整流电压Ur变化灵敏。而发电机设定转速与实际转速的转速差值Δω处于第一变桨比例积分控制器的输入端上，位于发电机实际转速ω_gen的反馈路径以外，距离变桨电机数学模型较远，处于主变桨控制***的外环中，因此，针对Δω相比针对θ_ref的调整的速度较慢，但整流后的电压Ur的变化较为平稳。
如上面，在具体应用中，可以采用比例积分控制器，来根据电压差值来计算变桨调整值，优选地，还可以根据电压差值的变化率来控制比例积分控制器的比例系数，从而可以控制变桨调整值的变化幅度。具体地，变桨控制调整步骤还可以包括：计算电压差值的变化率，如果该变化率大于零，则根据变化率相应地增大比例积分控制器的比例系数，如果该变化率小于零，则根据变化率相应地减小比例积分控制器的比例系数或者将比例积分控制器的比例系数保持为预先设定的默认值。
在本实施例中，根据电压差值的变化率调整比例积分控制器的比例系数，能够更加合理地调整变桨调整值，从而使得电机转速的变化能够与实测整流电压的变化相匹配，进一步减小实测整流电压的波动。
实施例三
如图4所示，其为本发明实施例三的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图，该控制装置包括：电压检测模块1，其检测变流器的二极管整流单元整流后的实测整流电压；变桨调整模块2，其将实测整流电压与预设的小于或等于直流母线电压的目标整流电压进行比较，如果实测整流电压大于目标整流电压，则调整风力发电机的变桨控制，使风力发电机的转速降低。
在上述的整流电压的控制装置中，通过变桨调整模块对风力发电机的变桨控制进行调整，间接地控制经过二极管整流单元整流后的实测整流电压Ur，使其能够不超过直流母线电压Udc，这个变桨控制装置能够形成一个闭环反馈控制，从而将实测整流电压Ur稳定在小于直流母线电压Udc的范围内，从而保证斩波升压电路处于受控状态，稳定向电网的馈入功率，避免出现功率比较错误和超发功率等现象。
具体地，变桨调整模块可以进一步包括：电压差值计算模块21，其计算目标整流电压与实测整流电压的电压差值；变桨调整值计算模块22，其在电压差值小于零的情况下，根据该电压差值计算变桨调整值，然后将该变桨调整值输出到主变桨控制***，以调整变桨控制，使风力发电机的转速降低。
在上述的控制装置中，利用变桨调整值计算模块根据电压差值计算出了变桨调整值，并将该变桨调整值输入到例如图3所示的通用的主变桨控制***中，对变桨控制进行调节，由此，充分利用了现有的主变桨控制***的结构，不需要额外增加变桨控制模块。
实施例四
本实施例对实施例三的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的的结构进行了进一步细化。
如图5所示，其为本发明实施例四的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图一，在本实施例中，各参数的含义如下：Uset为目标整流电压，Ur为二极管整流单元整流后实测整流电压，Ur可以通过电压检测模块测得，ΔUr_set为Uset与Ur的电压差值。其中，变桨调整值计算模块22进一步包括：第一限幅器221，其对电压差值ΔUr_set进行判断，如果电压差值ΔUr_set小于零，则将电压差值ΔUr_set输入到电压差值比例积分控制器的输入端，如果电压差值ΔUr_set大于或等于零，则向电压差值比例积分控制器222的输入端输入零；电压差值比例积分控制器222，其根据输入端的输入值计算变桨调整值，将计算得到的变桨调整值输出到主变桨控制***3中，以调整变桨控制。对于电压差值比例积分控制器222而言，如果输入值小于零，则计算出的变桨调整值也小于零，如果输入值等于零，则计算出的变桨调整值为零。
在上述结构中，使用了比例积分控制器来根据电压差值ΔUr_set计算变桨调整值，比例积分控制器能够通过比例项快速响应输入的变化，而通过积分项能够消除控制的稳态误差，从而保证***调节的稳定。
使用比例积分控制器来计算变桨调整值还需要合理确定比例积分控制器的比例系数kp和积分系数参数的确定方式可以采用理论计算整定法和工程整定法等。理论计算整定法主要是依据***的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。工程整定方法主要依赖工程经验，通过在实际的***试验中确定变桨调整值与电压差值ΔUr_set之间的合理的映射关系，从而通过试验来确定出合理的控制器参数kp和这种方法简单、易于掌握。在实际的应用中一般采用工程整定方法。
此外，对于控制器的参数kp和也可以在执行控制的过程，根据电压差值的变化率进行调整。如图6所示，其为本发明实施例四的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图二，与图5相比，变桨调整值计算模块还可以包括：比例系数调整模块4，其计算电压差值的变化率，如果该变化率大于零，则根据变化率相应地增大电压差值比例积分控制器的比例系数kp，如果该变化率小于零，则根据变化率相应地减小比例积分控制器的比例系数kp或者将比例积分控制器的比例系数kp设定为预先设定的默认值。该默认值可以为上述的通过理论计算整定法或工程整定法确定的电压差值比例积分控制器的比例系数。
通过在控制装置中加入比例系数调整模块能够根据电压差值的变化率合理地调节电压差值比例积分控制器的比例系数，当发现电压差值的变化率存在波动时，能够及时对电压差值比例积分控制器进行调整，使得电压差值比例积分控制器的调整速度与电压的波动情况匹配从而使得实测整流电压Ur更加稳定。
进一步地，该比例系数调整模块可以通过图6中所示的除法器、第二限幅器和变化率比例积分控制器来实现，因此，比例系数调整模块4可以包括：
除法器41，其计算规定的时间间隔的电压差值的变化量，并将该变化量除以该时间间隔，得到电压差值的变化率；
第二限幅器42，其对变化率进行判断，如果该变化率大于或等于零，则将变化率输入到变化率比例积分控制器的输入端；如果该变化率小于零，则将变化率输入到变化率比例积分控制器的输入端或者向变化率比例积分控制器的输入端输入零；
变化率比例积分控制器43，其根据输入端的输入值计算比例系数调整值，并将该比例系数调整值输出到电压差值比例积分控制器中对电压差值比例积分控制器的比例系数进行调整。对于该变化率比例积分控制器43而言，如果输入值小于零，则计算出的比例系数调整值也小于零，如果输入值等于零，则计算出的比例系数调整值为零，如果输入值大于零，则计算出的比例系数调整值也大于零。
通过引入变化率比例积分控制器43，能够合理地建立电压差值的变化率与比例系数调整值之间的关系，可以更加精确和稳定地对电压差值比例积分控制器的比例系数进行调整。
为了对电压差值的变化率调整比例系数的进行详细说明，定义如下了参数和公式：
dΔUr_set＝ΔUr_set_Tn-ΔUr_set_Tn+1…………式(1)
其中，ΔUr_set_Tn为ΔUr_set第n时刻的值，ΔUr_set_Tn+1为ΔUr_set第n+1时刻的值，从n时刻到n+1时刻的固定间隔为T，对应于上述的规定的时间间隔。dΔUr_set为在T时间内电压差值ΔUr_set的变化量，而为在T时间内电压差值ΔUr_set的变化率，能够体现整流后的实测整流电压Ur的变化趋势。当表示整流后的实测整流电压Ur呈减小趋势，当表示整流后的实测整流电压Ur呈增加趋势。在图5中，电压差值比例积分控制器的比例系数可以根据进行调整，当则电压差值比例积分控制器的比例系数保持预先设定的默认值，无需增加比例系数来加快电压差值比例积分控制器的调整速度，当然，也可以在默认值的基础上来降低电压差值比例积分控制器的调整速度。而当则需增大比例系数来加快电压差值比例积分控制器的调整速度，以便尽快降低风力发电机的转速，避免实测整流电压升高过快。
在图6中，通过将ΔUr_set输入到除法器41中来计算电压差值ΔUr_set的变化率然后，可以通过一个第二限幅器42对进行判断，当时，将值输入到变化率比例积分控制器43，增大电压差值比例积分控制器的比例系数，而当时，则向变化率比例积分控制器输入0，从而将比例系数保持在预先设定的默认值，即不对电压差值比例积分控制器的比例系数进行调整，当然，也可以和时一样，将值输入到变化率比例积分控制器，使电压差值比例积分控制器减小电压差值比例积分控制器的比例系数。
变化率比例积分控制器建立了与比例系数调整值ΔKP_adj之间的关系，通过变化率比例积分控制器计算出ΔKP_adj后，将该ΔKP_adj输入到电压差值比例积分控制器中，对其比例系数进行调整，增加或减小输出的θ_ref_adj，从而增加或减少对变桨角的调整幅度，与整流电压的变化率相适应地调整发电机的转速。
优选地，如图7所示，其为本发明实施例四的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图三，在电压差值比例积分控制器的输出端还可以设置一个第三限幅器223，用于对变桨调整值进行限幅，将其控制在一个合理的范围之内，另外，在变化率比例积分控制器输出端也可以设置一个第四限幅器44，通过该第四限幅器对ΔKP_adj进行调整，将其控制在一个合理的范围之内。
实施例五
如上所述，在变桨控制调整中，变桨调整值可以是变桨角度调整值或者转速调整值，本实施例将着重介绍变桨调整值具体为变桨角度调整值的情况下的整流电压的控制装置的结构。
如图8所示，其为本发明实施例五的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图，在本实施例中，上述的变桨调整值具体为变桨角度调整值Δθ_ref_adj，电压差值比例积分控制器222根据电压差值计算出变桨角度调整值Δθ_ref_adj，并将该变桨角度调整值Δθ_ref_adj叠加到主变桨控制***中的变桨设定角度值θ_ref上。对于本实施例的电压差值比例积分控制器222，如果电压差值比例积分控制器222的输入值小于零，则计算出的变桨角度调整值小于零，即将会降低变桨设定角度值θ_ref，如果输入值等于零，则计算出的变桨角度调整值为零，即不会对变桨设定角度值θ_ref进行调整。
在本实施例中，该电压差值比例积分控制器222建立了上述的电压差值ΔUr_set与应该调整的变桨角度调整值Δθ_ref_adj之间的关系，从而能够基于电压差值ΔUr_set计算变桨角度调整值Δθ_ref_adj。图8中的上部分的主变桨控制***的结构与图3的不同之处在于，在第一变桨比例积分控制器输出θ_ref后，将θ_ref_adj叠加到了θ_ref之上。其中，在图4所示的***中，当Uset＜Ur时，ΔUr_set＜0，输入到电压差值比例积分控制器后，输出的Δθ_ref_adj＜0，将Δθ_ref_adj叠加到θ_ref上后，实际上是减小了变桨设定角度值θ_ref，从而降低了发电机实际转速ω_gen，进而减少了输入到变流器中的发电量，最终降低了整流后的实测整流电压Ur。而当Uset＝Ur时，ΔUr_set＝0，则向电压差值比例积分控制器的输入端输入0后，电压差值比例积分控制器的输出也为0，因此，不会对主变桨控制***进行调整。而当Uset＞Ur时，说明Ur在合理的范围之内，不需要对主变桨控制***进行调整，在这种情况下，向电压差值比例积分控制器的输入端输入0，即Δθ_ref_adj为0。
如图8所示，将Δθ_ref_adj叠加到了主变桨控制***中的第一变桨比例积分控制器的输出值Δθ_ref上，即Δθ_ref_adj被输入到了主变桨控制***的内环中，这样的调整方案，由于直接调整的是主变桨控制***的变桨设定角度值θ_ref，因此，变桨控制相应较为迅速，整流后的实测整流电压Ur变化较快。
在本实施例中，也可以如图7那样，在电压差值比例积分控制器的输出端还可以设置一个第三限幅器223，用于对变桨调整值进行限幅，将其控制在一个合理的范围之内，另外，在变化率比例积分控制器输出端也可以设置一个第四限幅器44，通过该第四限幅器对变化率比例积分控制器计算出的比例系数进行限幅，将其控制在一个合理的范围之内。
实施例六
本实施例将着重介绍变桨调整值具体为转速调整值的情况下的整流电压的控制装置的结构。
如图9所示，其为本发明实施例六的永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置的结构示意图，在本实施例中，上述的变桨调整值具体为转速调整值Δω_ref_adj，电压差值比例积分控制器222根据电压差值计算出转速调整值Δω_ref_adj，并将该转速调整值Δω_ref_adj叠加到主变桨控制***中的发电机设定转速与实际转速的差值Δω上。对于本实施例的电压差值比例积分控制器222，如果电压差值比例积分控制器222的输入值小于零，则计算出的转速调整值Δω_ref_adj小于零，即会降低发电机设定转速与实际转速的转速差值Δω，如果电压差值比例积分控制器222的输入值等于零，则计算出的转速调整值Δω_ref_adj为零，即不改变发电机设定转速与实际转速的转速差值Δω。
在本实施例中，该电压差值比例积分控制器222建立了上述的电压差值ΔUr_set与应该调整的转速调整值Δω_ref_adj之间的关系，从而能够基于电压差值ΔUr_set计算转速调整值Δω_ref_adj。
图9中的上部分的主变桨控制***的结构与图3的不同之处在于，在将Δω输入到第一变桨比例积分控制器之前，先叠加了转速调整值Δω_ref_adj，Δω与Δω_ref_adj叠加后生成了Δω_ref_par，然后，将Δω_ref_par输入到第一变桨比例积分控制器的输入端。
在图9所示的***中，当Uset＜Ur时，ΔUr_set＜0，输入到电压差值比例积分控制器后，输出的Δω_ref_adj＜0，将Δω_ref_adj叠加到Δω上后，实际上是减小了Δω，从而降低了发电机实际转速ω_gen，进而减少了输入到变流器中的发电量，最终降低了整流后的实测整流电压Ur。而当Uset＝Ur时，ΔUr_set＝0，则向电压差值比例积分控制器的输入端输入0后，电压差值比例积分控制器的输出也为0，因此，不会对主变桨控制***进行调整。而当Uset＞Ur时，说明Ur在合理的范围之内，不需要对主变桨控制***进行调整，在这种情况下，向电压差值比例积分控制器的输入端输入0，即Δω_ref_adj为0。
如图9所示，将Δω_ref_adj叠加到了主变桨控制***中的第一变桨比例积分控制器的输入端上，即Δω_ref_adj被输入到了主变桨控制***的外环中，这样的调整方案，由于直接调整的不是主变桨控制***的变桨设定角度值θ_ref，而是发电机设定转速与实际转速的差值Δω，在控制路径上距离变桨电机较远，变桨调整速度相比实施例五较慢，但是，变桨控制较为稳定，整流后的实测整流电压Ur也能够平稳地变化。
在本实施例中，也可以如图7那样，在电压差值比例积分控制器的输出端还可以设置一个第三限幅器223，用于对变桨调整值进行限幅，将其控制在一个合理的范围之内，另外，在变化率比例积分控制器输出端也可以设置一个第四限幅器44，通过该第四限幅器44对变化率比例积分控制器计算出的比例系数进行限幅，将其控制在一个合理的范围之内。
需要说明的是，以上各个模块以及各个限幅器以及比例积分控制器可以通过硬件电路或者软件模块来实现，或者以硬件和软件相结合的方式实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种永磁同步风力发电机的整流电压的控制方法，其特征在于，包括：
电压检测步骤：检测变流器的二极管整流单元整流后且未经所述变流器的斩波升压电路进行升压处理的实测整流电压；
变桨控制调整步骤：将所述实测整流电压与预设的小于或等于直流母线电压的目标整流电压进行比较，如果所述实测整流电压大于所述目标整流电压，则调整风力发电机的变桨控制，使风力发电机的转速降低；其中，所述直流母线电压为在所述变流器正常工作的情况下，所述变流器的斩波升压电路输出在所述变流器的直流母线电容上的电压。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述变桨控制调整步骤具体为：计算所述目标整流电压与所述实测整流电压的电压差值，如果该电压差值小于零，根据所述电压差值计算变桨调整值，然后将该变桨调整值输出到主变桨控制***，以调整变桨控制，使风力发电机的转速降低。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据该电压差值计算变桨调整值，然后将该变桨调整值输出到主变桨控制***，调整变桨控制具体为：
根据所述电压差值计算变桨角度调整值，将该变桨角度调整值叠加到主变桨控制***中的变桨设定角度值上，减小变桨设定角度值。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据该电压差值计算变桨调整值，然后将该变桨调整值输出到主变桨控制***，调整变桨控制具体为：
根据所述电压差值计算转速调整值，并将该转速调整值叠加到主变桨控制***中的发电机设定转速与实际转速的转速差值上，减小该转速差值。
5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据该电压差值计算变桨调整值具体为：使用比例积分控制器来根据该电压差值计算所述变桨调整值。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，变桨控制调整步骤还包括：计算所述电压差值的变化率，如果该变化率大于零，则根据所述变化率相应地增大所述比例积分控制器的比例系数，如果该变化率小于零，则根据所述变化率相应地减小所述比例积分控制器的比例系数或者将所述比例积分控制器的比例系数保持为预先设定的默认值。
7.一种永磁同步风力发电机的整流电压的控制装置，其特征在于，包括：
电压检测模块，其检测变流器的二极管整流单元整流后且未经所述变流器的斩波升压电路进行升压处理的实测整流电压；
变桨调整模块，其将所述实测整流电压与预设的小于或等于直流母线电压的目标整流电压进行比较，如果所述实测整流电压大于所述目标整流电压，则调整风力发电机的变桨控制，使风力发电机的转速降低；其中，所述直流母线电压为在所述变流器正常工作的情况下，所述变流器的斩波升压电路输出在所述变流器的直流母线电容上的电压。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述变桨调整模块包括：
电压差值计算模块，其计算所述目标整流电压与所述实测整流电压的电压差值；
变桨调整值计算模块，其在所述电压差值小于零的情况下，根据该电压差值计算变桨调整值，然后将该变桨调整值输出到主变桨控制***，以调整变桨控制，使风力发电机的转速降低。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，变桨调整值计算模块包括：
第一限幅器，其对所述电压差值进行判断，如果所述电压差值小于零，则将所述电压差值输入到比例积分控制器的输入端，如果所述电压差值大于或等于零，则向所述电压差值比例积分控制器的输入端输入零；
所述电压差值比例积分控制器，其根据输入端的输入值计算所述变桨调整值，将计算得到的变桨调整值输出到主变桨控制***，以调整变桨控制。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述变桨调整值为变桨角度调整值，所述电压差值比例积分控制器根据输入端的输入值计算变桨角度调整值，将该变桨角度调整值叠加到主变桨控制***中的变桨设定角度值上。
11.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述变桨调整值为转速调整值，所述电压差值比例积分控制器根据输入端的输入值计算转速调整值，将该转速调整值叠加到主变桨控制***中的发电机设定转速与实际转速的差值上。
12.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，变桨调整值计算模块还包括：
比例系数调整模块，其计算所述电压差值的变化率，如果该变化率大于零，则根据所述变化率相应地增大所述电压差值比例积分控制器的比例系数；如果该变化率小于零，则根据所述变化率相应地减小所述电压差值比例积分控制器的比例系数或者将所述电压差值比例积分控制器的比例系数保持为预先设置的默认值。
13.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，比例系数调整模块包括：
除法器，其计算规定的时间间隔的电压差值的变化量，并将该变化量除以该时间间隔，得到电压差值的变化率；
第二限幅器，其对所述变化率进行判断，如果该变化率大于或等于零，则将所述变化率输入到变化率比例积分控制器的输入端；如果该变化率小于零，则将所述变化率输入到变化率比例积分控制器的输入端或者向变化率比例积分控制器的输入端输入零；
所述变化率比例积分控制器，其根据输入端的输入值计算比例系数调整值，并将该比例系数调整值输出到所述电压差值比例积分控制器中对所述电压差值比例积分控制器的比例系数进行调整。
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