CN112953325A - 一种无刷双馈发电***及其控制方法 - Google Patents

一种无刷双馈发电***及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112953325A
CN112953325A CN202110300697.4A CN202110300697A CN112953325A CN 112953325 A CN112953325 A CN 112953325A CN 202110300697 A CN202110300697 A CN 202110300697A CN 112953325 A CN112953325 A CN 112953325A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current bus
bus voltage
voltage
direct current
fed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110300697.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112953325B (zh
Inventor
韦忠朝
周亚坤
陈曦
王雪帆
周翔
叶材毅
胡国庆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Yanghua Electrical Co ltd
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Wuhan Yanghua Electrical Co ltd
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Yanghua Electrical Co ltd, Huazhong University of Science and Technology filed Critical Wuhan Yanghua Electrical Co ltd
Priority to CN202110300697.4A priority Critical patent/CN112953325B/zh
Publication of CN112953325A publication Critical patent/CN112953325A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112953325B publication Critical patent/CN112953325B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/007Control circuits for doubly fed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18Estimation of position or speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无刷双馈发电***及其控制方法,属于电机发电领域,所述控制方法包括:S1:采集无刷双馈电机的转速信号并设定功率绕组的期望频率;利用转速与两套定子绕组频率之间的关系计算控制绕组的期望频率;S2:将控制绕组的期望频率输入至逆变器,以使逆变器在V/F分离控制模式下分别调节控制绕组的电压及频率,以在变转速条件下保证无刷双馈电机中功率绕组工作于额定工作点;S3:获取实际直流母线电压,并利用实际直流母线电压和目标直流母线电压的差值及差值变化率对PI参数进行动态调整,以将实际直流母线电压调整至目标直流母线电压,实现直流母线的恒压控制。本发明使动态响应好、鲁棒性高、并提供稳定的直流母线电压。

Description

一种无刷双馈发电***及其控制方法
技术领域
本发明属于电机发电领域,更具体地,涉及一种无刷双馈发电***及其控制方法。
背景技术
随着人类社会的发展与物质水平的提升,能源短缺问题日益突出。因此,开发利用清洁的可再生能源和改进能源转换设备以提高能源利用率已成为近年来的研究热点。
无刷双馈电机以其结构可靠、励磁调节灵活等特性,在风力、水力、船舶轴带等变速发电领域具有广阔的应用前景,近些年备受关注。
然而,由于无刷双馈电机数学模型复杂,完全解耦的矢量控制较难实现,导致目前的发电***仍存在动态响应不佳,直流母线电压稳定性较差等问题,极易造成整个发电***的停机和崩溃。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种无刷双馈发电***,其目的在于解决传统无刷双馈发电***存在的控制***调节复杂、动态响应慢、直流母线电压稳定性差的缺点的技术问题。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种无刷双馈发电***的控制方法,包括:
S1:采集无刷双馈电机的转速信号并设定所述无刷双馈发电机中功率绕组的期望频率;利用转速与两套定子绕组频率之间的关系计算所述无刷双馈发电机中控制绕组的期望频率;
S2:将所述控制绕组的期望频率输入至逆变器,以使所述逆变器在V/F分离控制模式下分别调节所述控制绕组的电压及频率,以在变转速条件下保证所述无刷双馈电机中功率绕组工作于额定工作点;
S3:获取实际直流母线电压,并利用所述实际直流母线电压和目标直流母线电压的差值及差值变化率对PI参数进行动态调整,以将所述实际直流母线电压调整至所述目标直流母线电压,实现所述直流母线的恒压控制。
在其中一个实施例中,所述S1包括:
S11:利用编码器采集无刷双馈电机转速信号nr
S12:设置所述功率绕组的期望频率
Figure BDA0002986142150000021
将转速信号和所述功率绕组的期望频率
Figure BDA0002986142150000022
输入
Figure BDA0002986142150000023
公式计算得到所述控制绕组的频率期望fc *;其中,Pp为所述功率绕组的极对数,Pc为所述控制绕组的极对数。
在其中一个实施例中,所述S3包括:
S31:利用电压采样单元采集实际直流母线电压Udc;计算所述目标直流母线电压期望值
Figure BDA0002986142150000025
与所述实际直流母线电压Udc的差值e及差值变化率ec
S32:将所述差值e及所述差值变化率ec输入模糊控制器,以使所述模糊控制器依据预设的模糊控制规则计算控制参数Kp与Ki
S33:将所述控制参数Kp与Ki输入至PI控制器并动态调整所述PI参数以使所述PI控制器计算所述控制绕组的期望电压
Figure BDA0002986142150000026
所述控制绕组的期望电压
Figure BDA0002986142150000027
将所述实际直流母线电压调整为所述目标直流母线电压,实现所述直流母线的恒压控制。
在其中一个实施例中,所述S32包括:
将所述差值e及所述差值变化率ec输入模糊控制器;
控制所述模糊控制器进行依次输入隶属度函数进行模糊化处理、利用预设模糊规则表进行模糊推理,以及输出隶属度函数进行清晰化处理得到所述控制参数Kp与Ki
在其中一个实施例中,所述预设模糊规则表包括:Kp模糊规则表和Ki模糊规则表。
按照本发明的另外一个方面,提供一种无刷双馈发电***,包括:
无刷双馈发电机,用于在转动过程中将原动机传递的机械能转化为交流电能;
不控整流模块,与所述无刷双馈发电机的功率绕组连接,用于将所述无刷双馈电机发出的所述交流电能整流为直流电能,并馈送至直流母线;
逆变器,与所述无刷双馈发电机的控制绕组连接,用于在V/F分离控制模式下分别调节所述无刷双馈电机中控制绕组的电压及频率;
频率开环控制模块,分别所述无刷双馈发电机和所述逆变器连接,用于获取所述无刷双馈发电机的转速信号,并在变转速条件下保证所述无刷双馈电机中功率绕组工作于额定工作点;
电压闭环控制模块,分别与所述直流母线和所述逆变器连接,用于获取实际直流母线电压,并利用所述实际直流母线电压和目标直流母线电压的差值及差值变化率动态调整PI参数,以将所述实际直流母线电压调整至所述目标直流母线电压。
在其中一个实施例中,所述电压闭环控制模块包括:
电压采样单元,搭载在所述直流母线上,用于采样所述实际直流母线电压;
模糊控制器,与所述电压采样单元连接,用于根据所述实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值及差值变化率生成控制参数KP和Ki
PI控制器,与所述模糊控制器连接,用于在控制参数KP和Ki的作用下基于所述差值对所述PI参数进行动态调整,以适应具有非线性、时变性特征的工况。
在其中一个实施例中,所述模糊控制器用于将所述实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值及差值变化率进行模糊化、模糊推理、清晰化处理得到所述控制参数KP和Ki
其中,进行模糊推理过程中利用KP模糊规则表和Ki模糊规则表找出输出值对应的隶属度。
在其中一个实施例中,所述电压闭环控制模块还包括:
减法器,与所述电压采样单元、所述模糊控制器和所述PI控制器连接,用于获取所述实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值,并传输给所述模糊控制器;还用于将所述差值传输给所述PI控制器;
微分器,与所述减法器和所述模糊控制器连接,用于将接收到的所述差值进行求导得到差值变化率,并传输给所述模糊控制器。
在其中一个实施例中,所述频率开环控制模块包括:
编码器,与所述无刷双馈发电机连接,用于采样所述无刷双馈电机的转速信号;
调节器,与所述编码器和所述逆变器连接,用于输入功率绕组的期望频率
Figure BDA0002986142150000041
利用所述转速信号nr、所述功率绕组的期望频率
Figure BDA0002986142150000042
计算得到控制绕组频率的期望频率fc *,以保证在变转速条件下所述功率绕组工作于额定工作点。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:
1.本发明提供一种无刷双馈发电***的控制方法,利用V/F分离变频器独立控制无刷双馈电机控制绕组电压及频率,频率采用开环跟踪转速控制方法,电压由直流母线控制闭环中的模糊PI控制器给定。本发明能够使***动态响应好,鲁棒性高;可实现无刷双馈发电***变速、变载等工况下母线电压的相对稳定,为无刷双馈发电***后续逆变出稳定的交流电供给负载提供了可靠的直流母线电压。
2.本发明提供无刷双馈发电***的控制方法包括控制绕组频率开环控制及直流母线电压闭环控制;所述控制绕组频率开环控制用以跟踪所述无刷双馈电机转速变化,在变转速条件下保证所述无刷双馈电机功率绕组工作于额定工作点,通过改变工作点频率亦可提升所述无刷双馈发电***效率。直流母线电压闭环控制采用模糊PI控制方法,以适应无刷双馈发电***变转速、变负载等工况。本发明提供的无刷双馈发电***的控制方法提升了无刷双馈发电***的性能,***动态响应好,鲁棒性高,可实现无刷双馈发电***变速、变载等工况下母线电压的相对稳定,为无刷双馈发电***后续逆变出稳定的交流电供给负载提供了可靠的直流母线电压。
3.本发明提供的无刷双馈发电***的控制方法基于双变频无刷双馈发电拓扑,通过拓扑结构创新,相对于传统单变频器无刷双馈发电***而言,免去了对电机数学模型的详细推导和控制算法的开发,可以显著节省研发成本和时间,并且提高了直流母线电压的稳定性和发电***的动态响应;无刷双馈发电***无需掌握无刷双馈电机的精确数学模型,其核心控制目标为控制直流母线电压稳定,一般采用直流母线电压闭环实现这一目标。但由于无刷双馈发电***数学模型复杂,且具有变速、变载等工况,表现为一非线性、时变性的控制对象,因此传统的PI调节器难以实现全工况下的***稳定运行,采用模糊控制器即时根据输入偏差及偏差变化率调整PI控制器的参数Kp、Ki,它的响应特性优于普通PI控制,并且具有较好的鲁棒性,针对非线性和时变性的无刷双馈发电***,可取得较满意的控制效果。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的无刷双馈发电***的控制方法的流程图;
图2为本发明一实施例提供的无刷双馈发电***的控制方法中直流母线电压控制的流程图;
图3为本发明一实施例提供的模糊控制器工作过程的流程图;
图4是本发明一实施例提供的无刷双馈发电***的结构示意图;
图5为本发明一实施例提供的无刷双馈发电***突加负载时功率绕组电压、控制绕组电压、直流母线电压的波形仿真图;
图6为本发明一实施例提供的无刷双馈发电机突变转速时功率绕组电压、直流母线电压的波形仿真图图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种无刷双馈发电***的控制方法,如图1所示,包括:S1:采集无刷双馈电机的转速信号并设定无刷双馈发电机中功率绕组的期望频率;利用转速与两套定子绕组频率之间的关系计算无刷双馈发电机中控制绕组的期望频率;S2:将控制绕组的期望频率输入至逆变器,以使逆变器在V/F分离控制模式下分别调节控制绕组的电压及频率,以在变转速条件下保证无刷双馈电机中功率绕组工作于额定工作点;S3:获取实际直流母线电压,并利用实际直流母线电压和目标直流母线电压的差值及差值变化率对PI参数进行动态调整,以将实际直流母线电压调整至目标直流母线电压,实现直流母线的恒压控制。
具体的,本发明控制方法涉及控制绕组频率开环控制及直流母线电压闭环控制;控制绕组频率开环控制用以跟踪无刷双馈电机转速变化,在变转速条件下保证无刷双馈电机功率绕组工作于额定工作点,通过改变工作点频率亦可提升无刷双馈发电***效率。直流母线电压闭环控制采用模糊PI控制方法,以适应无刷双馈发电***变转速、变负载等工况。本发明进一步提升了无刷双馈发电***的性能,***动态响应好,鲁棒性高,可实现无刷双馈发电***变速、变载等工况下母线电压的相对稳定,为无刷双馈发电***后续逆变出稳定的交流电供给负载提供了可靠的直流母线电压。
其中,无刷双馈发电***首先需要外部励磁电源对直流母线进行预充电,保证逆变器具有输出能力;逆变器给控制绕组输出一定电压时,转子中将感应出对称交流电势与电流,转子部分中除产生与控制绕组极对数相同的磁场外,还将产生与功率绕组极对数相同的反向旋转磁场,该磁场在功率绕组中感应出交流电势。功率绕组产生的电能通过不控整流模块馈送至直流母线侧,断开外部励磁电源,直流母线电压完全由***内部建立,为维持直流母线电压稳定。本发明提供的控制方法具体如下:
首先,由编码器采集无刷双馈电机转速信号,输入功率绕组期望频率fp,根据无刷双馈电机转速与两套定子绕组电流频率间的表达式
Figure BDA0002986142150000071
得到控制绕组频率输入期望值,输入至逆变器频率给定环节。
然后,由电压采样单元采样实际直流母线电压作为反馈量输入电压闭环控制模块,由目标直流母线电压
Figure BDA0002986142150000072
与实际值Udc相减后得到偏差量e,计算偏差量e的变化率ec,与偏差量e一同送入模糊控制器输入侧。
其次,模糊控制器根据制定的模糊控制规则计算电压闭环中的PI控制器参数Kp与Ki,将参数输入至PI控制器参数设定环节。
最后,直流母线电压偏差量输入至PI控制器,由PI控制器计算控制绕组期望电压值
Figure BDA0002986142150000073
经闭环将实际直流母线电压调整至目标直流母线电压,完成无刷双馈发电***直流母线恒压控制。
图2为本发明一实施例提供的无刷双馈发电***的控制方法中直流母线电压控制的流程图。在其中一个实施例中,S1包括:S11:利用编码器采集无刷双馈电机转速信号nr;S12:设置功率绕组的期望频率
Figure BDA0002986142150000081
将转速信号和功率绕组的期望频率
Figure BDA0002986142150000082
输入
Figure BDA0002986142150000083
公式计算得到控制绕组的频率期望fc *;其中,Pp为功率绕组的极对数,Pc为控制绕组的极对数。
在其中一个实施例中,S3包括:S31:利用电压采样单元采集实际直流母线电压Udc;计算目标直流母线电压期望值
Figure BDA0002986142150000085
与实际直流母线电压Udc的差值e及差值变化率ec;S32:将差值e及差值变化率ec输入模糊控制器,以使模糊控制器依据预设的模糊控制规则计算控制参数Kp与Ki;S33:将控制参数Kp与Ki输入至PI控制器并动态调整PI参数以使PI控制器计算控制绕组的期望电压
Figure BDA0002986142150000086
控制绕组的期望电压
Figure BDA0002986142150000087
将实际直流母线电压调整为目标直流母线电压,实现直流母线的恒压控制。
在其中一个实施例中,S32包括:将差值e及差值变化率ec输入模糊控制器;控制模糊控制器进行依次输入隶属度函数进行模糊化处理、利用预设模糊规则表进行模糊推理,以及输出隶属度函数进行清晰化处理得到控制参数Kp与Ki。模糊控制器输入输出规则制定如下:模糊控制器处理过程主要包括三个过程:模糊化,模糊推理,清晰化。
图3为本发明一实施例提供的模糊控制器工作过程的流程图;其中,模糊化处理的过程为:将采集到的偏差e及偏差的变化率ec按照实际可能的结果划分为8个区间,区间端点按照从小到大的顺序依次表示为NB、NM,NS,ZO,PS,PM,PB,实际值落在某个区间内,计算其属于区间端点值的隶属度。
模糊推理的过程为:对于采集回来的e和ec,可以推出它们各所占的隶属度,此时可以根据模糊规则表去找出输出值所对应的隶属度。
在其中一个实施例中,预设模糊规则表包括:Kp模糊规则表和Ki模糊规则表。
Figure BDA0002986142150000091
Kp模糊规则表
Figure BDA0002986142150000092
Ki模糊规则表
清晰化处理的过程如下:输出值设为八个部分,即7个隶属值NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB。根据上一步所得出的结论,就可以用隶属度乘以相应的隶属值算出输出值Kp及Ki。
本发明提供一种无刷双馈发电***,如图4所示,包括:无刷双馈发电机、不控整流模块、逆变器、频率开环控制模块和电压闭环控制模块。其中,无刷双馈发电机,用于在转动过程中将原动机传递的机械能转化为交流电能;不控整流模块,与交流电能无刷双馈发电机的功率绕组连接,用于将交流电能无刷双馈电机发出的交流电能交流电能整流为直流电能,并馈送至直流母线;逆变器,与交流电能无刷双馈发电机的控制绕组连接,用于在V/F分离控制模式下分别调节交流电能无刷双馈电机中控制绕组的电压及频率;频率开环控制模块,分别交流电能无刷双馈发电机和交流电能逆变器连接,用于获取交流电能无刷双馈发电机的转速信号,并在变转速条件下保证交流电能无刷双馈电机中功率绕组工作于额定工作点;电压闭环控制模块,分别与直流母线和逆变器连接,用于获取实际直流母线电压,并利用实际直流母线电压和目标直流母线电压的差值及差值变化率动态调整PI参数,以将实际直流母线电压调整至目标直流母线电压。
其中,无刷双馈电机用以将原动机传递的机械能转化为电能。不控整流模块用以将无刷双馈电机发出的交流电整流为直流电馈送至直流母线侧。电压采样单元用以采样实际直流母线电压作为反馈量输入至直流母线控制闭环;编码器用以采样无刷双馈电机转速值,输入至频率控制环进行频率控制。模糊控制器根据实际直流母线电压的偏差及偏差变化率通过模糊规则表动态改变直流母线控制闭环中的PI参数,用以适应具有非线性、时变性特征的无刷双馈发电***的复杂工况。
在其中一个实施例中,如图4所示,电压闭环控制模块包括:电压采样单元,搭载在直流母线上,用于采样实际直流母线电压;模糊控制器,与电压采样单元连接,用于根据实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值及差值变化率生成控制参数KP和Ki;PI控制器,与模糊控制器连接,用于在控制参数KP和Ki的作用下基于差值对PI参数进行动态调整,以适应具有非线性、时变性特征的工况。
在其中一个实施例中,模糊控制器用于将实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值及差值变化率进行模糊化、模糊推理、清晰化处理得到控制参数KP和Ki
其中,进行模糊推理过程中利用KP模糊规则表和Ki模糊规则表找出输出值对应的隶属度。
在其中一个实施例中,如图4所示,电压闭环控制模块还包括:减法器,与电压采样单元、模糊控制器和PI控制器连接,用于获取实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值,并传输给模糊控制器;还用于将差值传输给PI控制器;微分器,与减法器和模糊控制器连接,用于将接收到的差值进行求导得到差值变化率,并传输给模糊控制器。
在其中一个实施例中,如图4所示,频率开环控制模块包括:编码器,与无刷双馈发电机连接,用于采样无刷双馈电机的转速信号;调节器,与交流电能编码器和交流电能逆变器连接,用于输入功率绕组的期望频率
Figure BDA0002986142150000112
利用交流电能转速信号nr、交流电能功率绕组的期望频率
Figure BDA0002986142150000111
计算得到控制绕组频率的期望频率fc *,以保证在变转速条件下交流电能功率绕组工作于额定工作点。
图5为本发明一实施例提供的无刷双馈发电***突加负载时功率绕组电压、控制绕组电压、直流母线电压的波形仿真图;图6为本发明一实施例提供的无刷双馈发电机突变转速时功率绕组电压、直流母线电压的波形仿真图图。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无刷双馈发电***的控制方法,其特征在于,包括:
S1:采集无刷双馈电机的转速信号并设定所述无刷双馈发电机中功率绕组的期望频率;利用转速与两套定子绕组频率之间的关系计算所述无刷双馈发电机中控制绕组的期望频率;
S2:将所述控制绕组的期望频率输入至逆变器,以使所述逆变器在V/F分离控制模式下分别调节所述控制绕组的电压及频率,以在变转速条件下保证所述无刷双馈电机中功率绕组工作于额定工作点;
S3:获取实际直流母线电压,并利用所述实际直流母线电压和目标直流母线电压的差值及差值变化率对PI参数进行动态调整,以将所述实际直流母线电压调整至所述目标直流母线电压,实现所述直流母线的恒压控制。
2.如权利要求1所述的无刷双馈发电***的控制方法,其特征在于,所述S1包括:
S11:利用编码器采集无刷双馈电机转速信号nr
S12:设置所述功率绕组的期望频率
Figure FDA0002986142140000011
将转速信号和所述功率绕组的期望频率
Figure FDA0002986142140000012
输入
Figure FDA0002986142140000013
公式计算得到所述控制绕组的频率期望fc *;其中,Pp为所述功率绕组的极对数,Pc为所述控制绕组的极对数。
3.如权利要求1所述的无刷双馈发电***的控制方法,其特征在于,所述S3包括:
S31:利用电压采样单元采集实际直流母线电压Udc;计算所述目标直流母线电压期望值
Figure FDA0002986142140000014
与所述实际直流母线电压Udc的差值e及差值变化率ec
S32:将所述差值e及所述差值变化率ec输入模糊控制器,以使所述模糊控制器依据预设的模糊控制规则计算控制参数Kp与Ki
S33:将所述控制参数Kp与Ki输入至PI控制器并动态调整所述PI参数以使所述PI控制器计算所述控制绕组的期望电压
Figure FDA0002986142140000022
所述控制绕组的期望电压
Figure FDA0002986142140000021
将所述实际直流母线电压调整为所述目标直流母线电压,实现所述直流母线的恒压控制。
4.如权利要求3所述的无刷双馈发电***的控制方法,其特征在于,所述S32包括:
将所述差值e及所述差值变化率ec输入模糊控制器;
控制所述模糊控制器进行依次输入隶属度函数进行模糊化处理、利用预设模糊规则表进行模糊推理,以及输出隶属度函数进行清晰化处理得到所述控制参数Kp与Ki
5.如权利要求4所述的无刷双馈发电***的控制方法,其特征在于,所述预设模糊规则表包括:Kp模糊规则表和Ki模糊规则表。
6.一种无刷双馈发电***,其特征在于,包括:
无刷双馈发电机,用于在转动过程中将原动机传递的机械能转化为交流电能;
不控整流模块,与所述无刷双馈发电机的功率绕组连接,用于将所述无刷双馈电机发出的所述交流电能整流为直流电能,并馈送至直流母线;
逆变器,与所述无刷双馈发电机的控制绕组连接,用于在V/F分离控制模式下分别调节所述无刷双馈电机中控制绕组的电压及频率;
频率开环控制模块,分别所述无刷双馈发电机和所述逆变器连接,用于获取所述无刷双馈发电机的转速信号,并在变转速条件下保证所述无刷双馈电机中功率绕组工作于额定工作点;
电压闭环控制模块,分别与所述直流母线和所述逆变器连接,用于获取实际直流母线电压,并利用所述实际直流母线电压和目标直流母线电压的差值及差值变化率动态调整PI参数,以将所述实际直流母线电压调整至所述目标直流母线电压。
7.如权利要求6所述的无刷双馈发电***,其特征在于,所述电压闭环控制模块包括:
电压采样单元,搭载在所述直流母线上,用于采样所述实际直流母线电压;
模糊控制器,与所述电压采样单元连接,用于根据所述实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值及差值变化率生成控制参数KP和Ki
PI控制器,与所述模糊控制器连接,用于在控制参数KP和Ki的作用下基于所述差值对所述PI参数进行动态调整,以适应具有非线性、时变性特征的工况。
8.如权利要求7所述的无刷双馈发电***,其特征在于,所述模糊控制器用于将所述实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值及差值变化率进行模糊化、模糊推理、清晰化处理得到所述控制参数KP和Ki
其中,进行模糊推理过程中利用KP模糊规则表和Ki模糊规则表找出输出值对应的隶属度。
9.如权利要求7所述的无刷双馈发电***,其特征在于,所述电压闭环控制模块还包括:
减法器,与所述电压采样单元、所述模糊控制器和所述PI控制器连接,用于获取所述实际直流母线电压值与目标直流母线电压的差值,并传输给所述模糊控制器;还用于将所述差值传输给所述PI控制器;
微分器,与所述减法器和所述模糊控制器连接,用于将接收到的所述差值进行求导得到差值变化率,并传输给所述模糊控制器。
10.如权利要求6-9任一项所述的无刷双馈发电***,其特征在于,所述频率开环控制模块包括:
编码器,与所述无刷双馈发电机连接,用于采样所述无刷双馈电机的转速信号;
调节器,与所述编码器和所述逆变器连接,用于输入功率绕组的期望频率
Figure FDA0002986142140000041
利用所述转速信号nr、所述功率绕组的期望频率
Figure FDA0002986142140000042
计算得到控制绕组频率的期望频率fc *,以保证在变转速条件下所述功率绕组工作于额定工作点。
CN202110300697.4A 2021-03-22 2021-03-22 一种无刷双馈发电***及其控制方法 Active CN112953325B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110300697.4A CN112953325B (zh) 2021-03-22 2021-03-22 一种无刷双馈发电***及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110300697.4A CN112953325B (zh) 2021-03-22 2021-03-22 一种无刷双馈发电***及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112953325A true CN112953325A (zh) 2021-06-11
CN112953325B CN112953325B (zh) 2021-12-03

Family

ID=76227837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110300697.4A Active CN112953325B (zh) 2021-03-22 2021-03-22 一种无刷双馈发电***及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112953325B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116827177A (zh) * 2023-08-29 2023-09-29 四川普鑫物流自动化设备工程有限公司 一种无刷直流电机转速控制方法、***、设备和存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015035801A1 (zh) * 2013-09-16 2015-03-19 伊顿公司 一种抑制感应电动机电流振荡的v/f控制方法
CN108023518A (zh) * 2017-11-16 2018-05-11 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种励磁调节器传递函数模型
CN111987963A (zh) * 2020-07-16 2020-11-24 深圳市正弦电气股份有限公司 一种油田自适应节能控制***及其方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015035801A1 (zh) * 2013-09-16 2015-03-19 伊顿公司 一种抑制感应电动机电流振荡的v/f控制方法
CN108023518A (zh) * 2017-11-16 2018-05-11 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种励磁调节器传递函数模型
CN111987963A (zh) * 2020-07-16 2020-11-24 深圳市正弦电气股份有限公司 一种油田自适应节能控制***及其方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘愉等: "无刷双馈发电机的一种标量控制方法", 《湖北工业大学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116827177A (zh) * 2023-08-29 2023-09-29 四川普鑫物流自动化设备工程有限公司 一种无刷直流电机转速控制方法、***、设备和存储介质
CN116827177B (zh) * 2023-08-29 2023-12-01 四川普鑫物流自动化设备工程有限公司 一种无刷直流电机转速控制方法、***、设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN112953325B (zh) 2021-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111277001A (zh) 基于虚拟同步发电机参数自适应控制的风机并网控制方法
Hamid et al. Optimal MPPT and BES control for grid-tied DFIG-based wind energy conversion system
Dida et al. A complete modeling and simulation of DFIG based wind turbine system using fuzzy logic control
Saidi et al. A robust control strategy for three phase voltage t source PWM rectifier connected to a PMSG wind energy conversion system
CN111697595A (zh) 一种虚拟同步风机的频率动态优化控制方法及***
CN109039180A (zh) 双馈感应发电机并网过程的分数阶控制方法
Barambones et al. Wind turbine output power maximization based on sliding mode control strategy
CN112953325B (zh) 一种无刷双馈发电***及其控制方法
Barambones et al. Adaptive robust control to maximizing the power generation of a variable speed wind turbine
Djoudi et al. A high degree of direct torque control applied to a grid-connected wind energy system based on a DFIG
Javed et al. Active and Reactive Power Control of DFIG using Optimized Fractional Order-PI Controller
Parida et al. Small signal stability analysis and optimised control of a PMSG-based wind turbine using differential evolution
Barbade et al. Neural network based control of Doubly Fed Induction Generator in wind power generation
CN110970941B (zh) 一种双馈风力发电机组无功输出范围的精确计算方法
CN112865133A (zh) 一种改善电力***振荡的双馈风机模糊阻尼控制方法
Dewangan et al. Grid connected doubly fed induction generator wind energy conversion system using fuzzy controller
Soloumah et al. Fuzzy logic based vector control of a doubly-fed induction generator in wind power application
Nasim et al. Effect of PI controller on power generation in double-fed induction machine
Nasim et al. Field control grid connected dfig turbine System
Polat et al. A New MPPT Method with Fuzzy Logic Tuning in Small Scale Wind Energy Conversion Systems
Patra et al. Indirect vector control of DFIG based wind energy system using fuzzy-PI controller
CN117526428B (zh) 基于朗道-斯图尔特振子的逆变器构网控制方法
Elgammal Adaptive fuzzy sliding mode controller for grid interface ocean wave energy conversion
Khajeh et al. ANFIS based sliding mode control of a DFIG wind turbine excited by an indirect matrix converter
Ramkumar et al. A current controller for wind turbine generator with permanent magnet synchronous includes matrix converter being implemented to an adjustable speed VAWT using SVPWM

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant