CN104779857A - 一种基于矩阵变换器的双馈风力发电机控制系统 - Google Patents

一种基于矩阵变换器的双馈风力发电机控制系统 Download PDF

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周莉
蒋涛
范国鹏
李振华
周文庆
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output

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Abstract

一种基于矩阵变换器的双馈风力发电机控制系统，包括双馈风力发电机、信号调理电路、编码盘、CPLD控制器、驱动及隔离电源板、逆变和整流电路模块。CPLD为信号接收、处理、发射中心。双馈风力发电机的转速通过光电编码盘，双馈风力发电机输出的电信号通过信号调理电路输入到CPLD控制器。系统输出的电信号通过信号调理电路的作用作为反馈信号输入到CPLD控制器。CPLD控制器对输入信号进行接收、处理之后发射控制信号到驱动及隔离电源板。驱动及隔离电源板控制逆变和整流电路对双馈风力发电机输出的电能进行处理。一种基于矩阵变换器的双馈风力发电机控制系统具有控制灵活、稳定性高的优点。

Description

一种基于矩阵变换器的双馈风力发电机控制系统
技术领域
本发明涉及风力发电机的输出电能控制领域，特别涉及一种基于矩阵变换器的风力发电机控制系统。
背景技术
现代工业规模不断扩大，能耗随之增加，能源短缺已成为全球面临的难题。风能具有取之不尽用之不竭、清洁无污染的特点，具有大规模开发利用前景。风力发电是利用风能的一种有效形式。
风力发电领域，变速恒频恒频发电系统有着显著的优越性和广阔的应用前景。在双馈型变速恒频风力发电机中，双馈电机转子侧的电源功率变换器能够提高风力发电机组最大风能追踪、控制输出有功无功功率解耦、提高风力发电机组运行效率。
矩阵变换器能够实现输入功率因数可调、输出电压可调、输出电流谐波少、四象限运行的功能，而且结构紧凑，系统成本较低。
发明内容
根据上述各功能模块的优点，本发明的目的在于提供了一种基于矩阵变换器的双馈风力发电机控制系统，采用矩阵变换器对双馈风力发电机输出电能进行控制，具有控制灵活，可靠性高的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，包括：双馈电机、信号调理电路、编码盘、CPLD控制器、驱动及隔离电源板、逆变和整流电路模块。双馈电机通过光电编码盘、信号调理电路，输出通过信号调理电路与CPLD控制器相连。CPLD控制器与驱动隔离电源板相连。驱动隔离电源板与逆变和整流电路相连。
风力发电机选用双馈型变速恒频风力发电机。
矩阵变换器的控制策略选用间接空间矢量调制。
附图说明
图1为本发明型系统的结构框图。
本发明目的的实现、功能及优点将参照附图进一步说明。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明，该描述仅仅用以解释本发明。
双馈电机通过光电编码盘、信号调理电路，输出通过信号调理电路与CPLD控制器相连。CPLD控制器与驱动隔离电源板相连。驱动隔离电源板与逆变和整流电路相连。
双馈风力发电系统中，可认定定子侧输出的电源频率是恒定的，因此只需通过检测转子转速就可确定转子侧通过变频器输出的励磁电流的频率fr。
矩阵变换器的换流原理是切换直流电压。在“虚拟直流环节”的理论假设基础上，可以把矩阵变换器等效成两部分的连接，即：虚拟电压源整流器和虚拟电压源逆变器，也就是“虚拟交-直-交”结构。矩阵式变换器在工作过程中，为了保证开关的安全换流，必须避免输入侧出现短路现象和输出侧出现断路现象。
通过等效矩阵变换器为“虚拟连接”的整流器和逆变器，把PWM技术应用到虚拟整流器和逆变器上，通过调制双向开关，来实现能量的双向流动。通过对矩阵变换器的“虚拟整流”、“虚拟逆变”两个过程进行控制，最终合成出正弦的输入、输出波形。
用矢量控制技术对双馈发电机进行控制。
采用处理数据速度快、精度高、集成度高DSP TMS320F28335和Altera公司CPLD EMP9320LC84-15作为控制芯片。

Claims (10)

1.一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：包括：双馈电机、信号调理电路、编码盘、CPLD控制器、驱动及隔离电源板、逆变和整流电路模块，双馈电机通过光电编码盘、信号调理电路，输出通过信号调理电路与CPLD控制器相连，CPLD控制器与驱动隔离电源板相连，驱动隔离电源板与逆变和整流电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：双馈发电机选用变速恒频风力发电系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：变频设备选用双级矩阵变换器。
4.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：矩阵变换器的控制策略选用间接空间矢量调制。
5.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：用矢量控制技术对双馈发电机进行控制。
6.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：CPLD选用EMP9320LC84-15作为控制芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：A/D转换、闭环矢量控制、采样数据的处理、位置速度检测等功能的实现选用DSP TMS320F28335。
8.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：主电路的控制信号为18路PWM控制信号。
9.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：驱动模块选用EXB841。
10.根据权利要求1所述的一种基于矩阵变换器的双馈电机控制系统，其特征在于：双馈风力发电系统硬件包括：主功率电路、驱动电路、独立电源、过压吸收电路、电压电流检测电路。
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