本實用新型涉及(ji)風力(li)發電(dian)技術領域，特別是一種滅磁控制與撬棒(bang)電(dian)路(lu)聯合控制系統。

背景技術：

隨著(zhu)新能(neng)源行業(ye)(ye)的(de)(de)(de)快速(su)發展，我國風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)裝機容量也(ye)在不(bu)斷攀升(sheng)，在風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)行業(ye)(ye)繁榮發展的(de)(de)(de)同(tong)時，也(ye)面臨一些(xie)亟(ji)待解決的(de)(de)(de)問題。風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場一般建在風(feng)(feng)力資(zi)源豐富的(de)(de)(de)地(di)區(qu)，而(er)這些(xie)地(di)區(qu)距離負(fu)荷中心較(jiao)(jiao)遠(yuan)，一般位于(yu)(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網的(de)(de)(de)末(mo)端，因此風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場經(jing)(jing)常(chang)受到電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)波(bo)動，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網故障的(de)(de)(de)困(kun)擾(rao)。風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場為(wei)了兼顧經(jing)(jing)濟(ji)效益和實(shi)用性(xing)，一般選用變(bian)速(su)恒頻雙饋(kui)風(feng)(feng)力發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系統。雙饋(kui)風(feng)(feng)力發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機不(bu)僅(jin)造價相(xiang)對(dui)較(jiao)(jiao)低，而(er)且由(you)于(yu)(yu)轉子經(jing)(jing)變(bian)頻系統與電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網實(shi)現了交流勵磁的(de)(de)(de)“柔(rou)性(xing)連接”，因此可控性(xing)較(jiao)(jiao)好。但是由(you)于(yu)(yu)定子的(de)(de)(de)直接掛網，使得整機系統對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)變(bian)化較(jiao)(jiao)為(wei)敏感，對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網故障的(de)(de)(de)穿(chuan)越能(neng)力較(jiao)(jiao)弱。

電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓故障將會引(yin)起定子磁(ci)鏈振蕩，進而在(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)子繞組中感應出很大的(de)(de)瞬時(shi)電(dian)(dian)壓，整個(ge)系統的(de)(de)電(dian)(dian)磁(ci)轉(zhuan)(zhuan)矩和(he)輸出功(gong)率都會發生波動，不僅危(wei)害風機(ji)(ji)的(de)(de)機(ji)(ji)械部(bu)件，也影響電(dian)(dian)網(wang)的(de)(de)安全運行。電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓對稱故障引(yin)起的(de)(de)定子磁(ci)鏈波動在(zai)(zai)兩(liang)相同(tong)步(bu)旋轉(zhuan)(zhuan)坐標系中表現(xian)為一(yi)個(ge)直流(liu)分量(liang)；和(he)一(yi)個(ge)以同(tong)步(bu)速順時(shi)針旋轉(zhuan)(zhuan)并且按定子時(shi)間常數衰減的(de)(de)交流(liu)分量(liang)。現(xian)有技術(shu)的(de)(de)不足(zu)之處在(zai)(zai)于(yu)：單獨(du)使(shi)用滅磁(ci)控制在(zai)(zai)電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓嚴重跌落時(shi)效果不佳；單獨(du)使(shi)用撬棒電(dian)(dian)路無法(fa)協助電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓恢復。

技術實現要素：

為了(le)克服滅磁(ci)與(yu)撬棒電路(lu)(lu)單獨工(gong)作時的弊(bi)端(duan)，本(ben)實(shi)用新型(xing)提供一種滅磁(ci)控(kong)制(zhi)與(yu)撬棒電路(lu)(lu)聯合(he)控(kong)制(zhi)系統，通過滅磁(ci)控(kong)制(zhi)與(yu)撬棒電路(lu)(lu)的組合(he)，使雙饋風電系統在電網電壓故障時，既(ji)可以保(bao)護自(zi)身(shen)系統，又可以在一定程度上協助(zhu)電網電壓恢復正常(chang)。

本實(shi)用新型采取的(de)技術方案為：

一種滅磁控制與撬棒電路聯合控制系統，包括撬棒電路模塊、滅磁電流值計算模塊、滅磁電流值判斷模塊。所述撬棒電路模塊包括撬棒電阻、IGBT管、三相不可控整流橋，三相不可控整流橋的交流側通過斷路器QF₁與轉子三相繞組相連，三相不可控整流橋的直流側與IGBT管、撬棒電阻串聯。轉子三相繞組通過斷路器QF₂連接(jie)轉子(zi)側變換器(qi)，滅磁電(dian)流(liu)(liu)值(zhi)判斷(duan)模塊連接(jie)轉子(zi)側變換器(qi)。所述滅磁電(dian)流(liu)(liu)值(zhi)判斷(duan)模塊連接(jie)滅磁電(dian)流(liu)(liu)值(zhi)計(ji)算模塊。

所(suo)述滅磁(ci)電(dian)流(liu)(liu)值計算模塊包括(kuo)：模數(shu)(shu)轉(zhuan)換(huan)(huan)器ADC0809、單(dan)片機AT89C51；模數(shu)(shu)轉(zhuan)換(huan)(huan)器ADC0809接(jie)收電(dian)網電(dian)壓、電(dian)流(liu)(liu)、相(xiang)位信(xin)號(hao)，轉(zhuan)換(huan)(huan)成數(shu)(shu)字信(xin)號(hao)后輸(shu)送至(zhi)單(dan)片機AT89C51，單(dan)片機AT89C51開始計算滅磁(ci)電(dian)流(liu)(liu)值，并將數(shu)(shu)值輸(shu)出到滅磁(ci)電(dian)流(liu)(liu)值判斷模塊。

所(suo)述滅磁(ci)電(dian)(dian)流值判斷模(mo)塊包括：I/V轉換芯片(pian)RCV420KP、電(dian)(dian)壓(ya)(ya)比較(jiao)芯片(pian)LM339A；I/V轉換芯片(pian)RCV420KP接(jie)收滅磁(ci)電(dian)(dian)流值計算模(mo)塊輸(shu)(shu)出(chu)的(de)(de)數值，將該電(dian)(dian)流值轉換為0～5V的(de)(de)直流電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，并(bing)連接(jie)到電(dian)(dian)壓(ya)(ya)比較(jiao)芯片(pian)LM339A的(de)(de)正輸(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)；將轉子側變換器額定電(dian)(dian)流的(de)(de)80％作為人工(gong)設定的(de)(de)閾值，通(tong)過(guo)I/V轉換芯片(pian)RCV420KP轉換為對應的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)信號后，連接(jie)到電(dian)(dian)壓(ya)(ya)比較(jiao)芯片(pian)LM339A的(de)(de)負(fu)輸(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)，與設定的(de)(de)閾值進行比較(jiao)，若(ruo)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)比較(jiao)芯片(pian)LM339A的(de)(de)正輸(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)大于負(fu)輸(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)端(duan)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，則輸(shu)(shu)出(chu)一(yi)(yi)個(ge)高(gao)電(dian)(dian)平；導通(tong)所(suo)連接(jie)的(de)(de)IGBT管，使撬棒電(dian)(dian)路(lu)模(mo)塊投入(ru)(ru)(ru)工(gong)作；反(fan)之，則輸(shu)(shu)出(chu)一(yi)(yi)個(ge)低電(dian)(dian)平反(fan)饋到單片(pian)機AT89C51，所(suo)計算的(de)(de)滅磁(ci)電(dian)(dian)流值作為基準(zhun)值，來獲得轉子側變換器的(de)(de)驅動電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。

所述滅磁電流值計算模塊用于接收三相電網電壓、電流、相位信號，首先得到定子磁鏈暫態值，并由該值計算所需滅磁電流值。所述滅磁電流值判斷模塊連接滅磁電流值計算模塊，由滅磁電流值判斷模塊接收滅磁電流值，并與人工設定的閾值比較，如果比閾值大，則進行撬棒控制；反之，則進行滅磁控制。所述撬棒控制，包括導通IGBT管，斷開轉子三相繞組與轉子側變換器之間的斷路器QF₂。導通IGBT管根據滅(mie)磁電流(liu)值(zhi)判斷(duan)模塊(kuai)發出的(de)信號導通。所(suo)述滅(mie)磁控制，包括計算所(suo)需(xu)滅(mie)磁電流(liu)大(da)小，作為轉子(zi)側變換器信號。

本(ben)實用新型一種滅磁控(kong)(kong)制與撬棒電路聯合控(kong)(kong)制系統，優點在于(yu)：

1、通(tong)過組合控制(zhi)策略選擇，在電(dian)網(wang)電(dian)壓嚴重跌落時，通(tong)過撬棒電(dian)路保護(hu)轉子側變換器安全。

2、通(tong)(tong)過組合控制策略選擇，在電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓(ya)輕微(wei)跌落(luo)時，通(tong)(tong)過滅磁控制使定(ding)(ding)子磁鏈(lian)快速過渡(du)到(dao)暫(zan)態穩(wen)定(ding)(ding)狀態，并一(yi)定(ding)(ding)程(cheng)度上(shang)協助電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓(ya)恢復。

附圖說明

圖(tu)1為本實用(yong)新(xin)型的控制框圖(tu)。

圖2為本實用新型(xing)的(de)定(ding)子磁鏈觀(guan)測模塊框圖。

圖(tu)3為本實用(yong)新(xin)型的(de)組合控制策略框圖(tu)。

圖4為本實用新(xin)型的滅磁(ci)電流(liu)值計算(suan)模塊電路圖。

圖5為(wei)本(ben)實用(yong)新型(xing)的滅(mie)磁電流值判斷(duan)模塊電路圖。

具體實施方式

如圖1～圖3所示，一種滅磁控制與撬棒電路聯合控制系統，包括撬棒電路模塊、滅磁電流值計算模塊、滅磁電流值判斷模塊。所述撬棒電路模塊包括撬棒電阻、IGBT管、三相不可控整流橋，三相不可控整流橋的交流側通過斷路器QF₁與轉子三相繞組相連，三相不可控整流橋的直流側與IGBT管、撬棒電阻串聯。轉子三相繞組通過斷路器QF₂連接轉子側變換器。

所述滅(mie)磁(ci)(ci)(ci)電(dian)(dian)流值(zhi)計算(suan)模塊(kuai)接(jie)收(shou)三相(xiang)電(dian)(dian)網電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流、相(xiang)位信號，首先得到定(ding)子磁(ci)(ci)(ci)鏈(lian)暫態值(zhi)，并(bing)由該值(zhi)計算(suan)所需滅(mie)磁(ci)(ci)(ci)電(dian)(dian)流值(zhi)。所述滅(mie)磁(ci)(ci)(ci)電(dian)(dian)流值(zhi)判(pan)斷模塊(kuai)連接(jie)滅(mie)磁(ci)(ci)(ci)電(dian)(dian)流值(zhi)計算(suan)模塊(kuai)，由滅(mie)磁(ci)(ci)(ci)電(dian)(dian)流值(zhi)判(pan)斷模塊(kuai)接(jie)收(shou)滅(mie)磁(ci)(ci)(ci)電(dian)(dian)流值(zhi)，并(bing)與人工設(she)定(ding)的閾值(zhi)比(bi)較，如果比(bi)閾值(zhi)大，則進行撬棒(bang)控(kong)制；反之，則進行滅(mie)磁(ci)(ci)(ci)控(kong)制。

所述撬棒控制，包括導通IGBT管，斷開轉子三相繞組與轉子側變換器之間的斷路器QF₂。導通IGBT管根據滅磁(ci)電流值判斷模塊發出(chu)的(de)信(xin)號導通。

所述滅磁(ci)控制(zhi)，包括(kuo)計(ji)算所需滅磁(ci)電流(liu)大小，作(zuo)為(wei)轉(zhuan)子側變(bian)換器信號。滅磁(ci)電流(liu)值判(pan)斷(duan)模塊連接轉(zhuan)子側變(bian)換器。

所述(shu)滅(mie)(mie)磁電(dian)(dian)流(liu)(liu)值(zhi)計算(suan)模(mo)(mo)塊(kuai)包括檢(jian)測滅(mie)(mie)磁電(dian)(dian)流(liu)(liu)值(zhi)的邏輯電(dian)(dian)路，具體(ti)電(dian)(dian)路圖(tu)見附(fu)圖(tu)4。模(mo)(mo)數(shu)轉(zhuan)換器(qi)ADC0809接收電(dian)(dian)網(wang)電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流(liu)(liu)、相(xiang)位信號(hao)，轉(zhuan)換成(cheng)數(shu)字(zi)信號(hao)后連接到(dao)單(dan)片機(ji)AT89C51，單(dan)片機(ji)開始計算(suan)滅(mie)(mie)磁電(dian)(dian)流(liu)(liu)值(zhi)，并將數(shu)值(zhi)輸(shu)出到(dao)滅(mie)(mie)磁電(dian)(dian)流(liu)(liu)值(zhi)判斷模(mo)(mo)塊(kuai)。

所述滅(mie)磁電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)值(zhi)(zhi)判斷(duan)模(mo)塊包括(kuo)由人(ren)工(gong)(gong)設(she)定(ding)閾值(zhi)(zhi)的(de)邏輯電(dian)(dian)(dian)(dian)路，具體電(dian)(dian)(dian)(dian)路圖(tu)見(jian)附(fu)圖(tu)5。I/V轉換芯片(pian)RCV420KP接收(shou)滅(mie)磁電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)值(zhi)(zhi)計(ji)算模(mo)塊輸(shu)出(chu)的(de)數值(zhi)(zhi)，將(jiang)該電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)值(zhi)(zhi)轉換為(wei)0～5V的(de)直流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)，并連(lian)接到電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)比較(jiao)(jiao)芯片(pian)LM339A的(de)正輸(shu)入(ru)端(duan)；將(jiang)轉子側變換器額定(ding)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)80％作為(wei)人(ren)工(gong)(gong)設(she)定(ding)的(de)閾值(zhi)(zhi)，通過(guo)RCV420KP轉換為(wei)對應的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)后連(lian)接到LM339A的(de)負輸(shu)入(ru)端(duan)，與設(she)定(ding)的(de)閾值(zhi)(zhi)進行比較(jiao)(jiao)，若LM339A的(de)正輸(shu)入(ru)端(duan)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)大于(yu)負輸(shu)入(ru)端(duan)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)，則輸(shu)出(chu)一個高電(dian)(dian)(dian)(dian)平(ping)，導(dao)通所連(lian)接的(de)IGBT開關管，使(shi)撬棒電(dian)(dian)(dian)(dian)路投入(ru)工(gong)(gong)作；反之，則輸(shu)出(chu)一個低電(dian)(dian)(dian)(dian)平(ping)反饋到單片(pian)機，所計(ji)算的(de)滅(mie)磁電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)值(zhi)(zhi)作為(wei)基準(zhun)值(zhi)(zhi)來獲(huo)得轉子側變換器的(de)驅動電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)。

一種滅磁控制與撬(qiao)棒電(dian)路聯合的雙饋風電(dian)系統低電(dian)壓控制方(fang)案，包(bao)括(kuo)以下步驟:

1)、電網電壓跌落(luo)時，由滅磁電流值計算模(mo)塊接(jie)(jie)收模(mo)數(shu)轉換(huan)芯片ADC0809輸送的數(shu)字信號，并根(gen)據所接(jie)(jie)收的數(shu)字信號計算所需滅磁電流值。

2)、滅(mie)(mie)磁電流值(zhi)判斷(duan)模塊接(jie)收滅(mie)(mie)磁電流值(zhi)，并(bing)與人(ren)工設定的閾值(zhi)比較，如果比閾值(zhi)大(da)，則進行(xing)撬(qiao)棒控制(zhi)(zhi)，反(fan)之，則進行(xing)滅(mie)(mie)磁控制(zhi)(zhi)。

3)、上述撬棒控制，包括導通IGBT管，斷開轉子三相繞組與轉子側變換器之間的斷路器QF₂。

4)、上述滅磁控制，包括計算所需滅磁電流大小(xiao)，作(zuo)為(wei)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)側變(bian)換(huan)器信號，所述轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)側變(bian)換(huan)器為(wei)電壓控制型(xing)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)側變(bian)換(huan)器。

實施例：

當系統檢測到電網電壓跌落時，首先AT89C51單片機的P2.0、P2.1、P2.2端口接收模數轉換芯片ADC0809端口2.1、2.2、2.3輸送過來的數字信號，通過計算提取出定子磁鏈負序暫態分量ψ_{sabc_ω}，然后根據該值計算對應的滅磁電流大小，通過P2.2端口輸出到I/V轉換芯片RCV420KP的第3個管腳上，將電流信號轉換成對應的電壓信號后輸出到電壓比較器LM339A的正輸入端，電壓比較器LM339A的負輸入端接收AT89C51單片機P2.5端口輸送的閾值信號，如果滅磁電流大于設定閾值，則LM339A輸出高電平，導通撬棒電路的IGBT開關管，閉合斷路器QF₁，撬棒電路投入運行，為了短接轉子繞組，則需要斷開斷路器QF₂；如果滅磁(ci)(ci)電(dian)流(liu)(liu)小(xiao)于設定閾值(zhi)，則(ze)LM339A輸出低電(dian)平(ping)，AT89C51單片機(ji)P2.4端(duan)口接收(shou)到(dao)該(gai)反饋，退出撬(qiao)棒控制方案，將計算的滅磁(ci)(ci)電(dian)流(liu)(liu)值(zhi)作為基準值(zhi)來(lai)獲得轉子側變換器的驅動電(dian)壓。

為(wei)了給轉子側(ce)變換器的(de)(de)安全運行留一定的(de)(de)裕度，將滅磁電(dian)流值(zhi)(zhi)判斷模塊(kuai)的(de)(de)設(she)定閾值(zhi)(zhi)定為(wei)轉子側(ce)電(dian)流額(e)定值(zhi)(zhi)的(de)(de)80％，即：

所述定子磁鏈觀測模(mo)塊(kuai)，采(cai)用ATMEL生產(chan)的AT89C51單片機完成dq軸到abc軸的坐標變換(huan)。