CN108206657B - 发电机转子机械角度的检测方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种发电机转子机械角度的检测方法及设备，可根据采集到的风机系统中的电压参数和电流参数确定参考量以及可调量，并根据可调量与参考量之间的偏差构造控制量，以及根据控制量对可调量进行反馈控制并输出检测结果，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，避免了现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

Description

发电机转子机械角度的检测方法及设备

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种发电机转子机械角度的检测方法及设备。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视，我国风能资源丰富，风电产业链逐步走向完善。变流器作为风机系统的核心部件，用于实现对发电机的变速恒频控制，以获得最佳的发电效率和发电质量。

发电机转子机械转动频率与发电机转子电流频率之和等于发电机输出频率，因此，变流器的控制环节需实时检测发电机转子机械转速和发电机转子机械角度，并根据检测到的发电机转子机械转速控制发电机转子电流频率，使得发电机输出频率等于电网频率，以实现变速恒频控制。

现有技术都是通过光电编码器，即码盘，作为传感器来对发电机转子机械转速和发电机转子机械角度进行采集的，采用码盘作为传感器的方案存在以下几个缺点：

首先，码盘工作精度易受环境条件影响。风力发电系统工作的电磁环境通常较为恶劣，码盘安装在发电机转子上，发电机通常安装在塔筒顶部；而变流器控制系统通常安装在塔筒底部，转速检测信号的传输需要经过较长的距离(通常需要100m)，因而容易引入额外的干扰，降低系统工作的可靠性。

其次，码盘的机械安装会出现码盘滑动的问题，以及电机震动也会造成码盘的连接线松动，这些都会影响转子位置的检测精度，从而给系统带来不利影响，甚至造成系统故障停机，降低系统的稳定性和发电量。另外，码盘还增加了风力发电系统的成本，包括一次安装成本和后期的维护成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种发电机转子机械角度的检测方法及设备，用以解决现有技术由于采用码盘作为传感器检测双馈发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

本发明实施例提供了一种发电机转子机械角度的检测方法，所述方法包括：

采集电网三相电压、发电机定子三相电压以及发电机转子三相电流；

根据采集到的电网三相电压确定电网电压相位角；并根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角；

确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，并根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小；

若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述控制量确定发电机转子机械角度。

基于同样的发明构思，本发明实施例提供了另一种发电机转子机械角度的检测方法，所述方法包括：

采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流；

根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流；根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流；

确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量；

若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度。

相应地，本发明实施例还提供了一种发电机转子机械角度的检测设备，包括：

采集单元，用于采集电网三相电压、发电机定子三相电压以及发电机转子三相电流；

计算单元，用于根据采集到的电网三相电压确定电网电压相位角；并根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角；

控制单元，用于确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，并根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小；

输出单元，用于若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述控制量确定发电机转子机械角度。

本发明实施例还提供了另一种发电机转子机械角度的检测设备，包括：

采集单元，用于采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流；

计算单元，用于根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流；根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流；

控制单元，用于确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量；

输出单元，用于若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的发电机转子机械角度的检测方法及设备，可根据采集到的风机系统中的电压参数和电流参数确定参考量以及可调量，并根据可调量与参考量之间的偏差构造控制量，以及根据控制量对可调量进行反馈控制并输出检测结果，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，避免了现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1所示为本发明实施例一中的发电机转子机械角度的检测方法的步骤流程图；

图2所示为本发明实施例二中的另一种发电机转子机械角度的检测方法的步骤流程图；

图3所示为本发明实施例三中的发电机转子机械角度的检测设备的结构示意图；

图4所示为本发明实施例四中的另一种发电机转子机械角度的检测设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

在发电机定子并网前，即同步阶段，需调整发电机定子电压与电网电压相位同步，可根据检测到的发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差确定使得二者之间偏差减小的控制量，并根据确定的控制量对发电机定子电压相位角进行调节；经过若干次调节，发电机定子电压相位角逐渐向电网电压相位角靠拢，直至检测到二者之间的偏差不大于设定的偏差阈值，则可认为根据此时确定的偏差(或控制量)确定出的发电机转子机械转速以及发电机转子机械角度即为准确值。

基于上述发明构思，本发明实施例一提供了一种发电机转子机械角度的检测方法，用于在发电机定子并网前，尤其是双馈发电机并网前，对发电机转子机械角度以及机械转速进行检测。具体地，如图1所示，其为本发明实施例一中所述方法的步骤流程图，所述方法可包括以下步骤：

步骤101：采集电网三相电压、发电机定子三相电压以及发电机转子三相电流；

步骤102：根据采集到的电网三相电压确定电网电压相位角；并根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角；

步骤103：确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，并根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小；

步骤104：若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述控制量确定发电机转子机械角度。

也就是说，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，可避免现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

可选地，在步骤101中可利用现有风机系统已配备的电压传感器实时采集电网的a相电压U_a、b相电压U_b和c相电压U_c以及发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb、c相电压U_sc；还可利用现有风机系统已配备的电流传感器实时采集发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb和c相电流I_rc。

可选地，在步骤102中可对采集到的电网的a相电压U_a、b相电压U_b和c相电压U_c进行3/2变换(三相静止坐标系和两相静止坐标系间的变换)，计算得到电网的α轴电压U_α和β轴电压U_β，再根据U_α和U_β分别与模值

的比值确定电网电压相位角θ的余弦值cosθ和正弦值sinθ，从而确定出电网电压相位角θ；同理，可对采集到的发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb和c相电压U_sc进行3/2变换，确定发电机定子的α轴电压U_sα和β轴电压U_sβ，再根据U_sα和U_sβ确定出发电机定子电压相位角θ_s。3/2变换的计算方法与现有技术相同，本实施例在此不再赘述。

可选地，在步骤103中可根据检测到的发电机定子电压相位角θ_s与检测到的电网电压相位角θ之间的偏差e以及设定比例系数K_P和设定积分系数K_I确定控制量K_Pe(t)+K_I∫e(t)dt；并根据确定的控制量以及采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb和c相电流I_rc对被控量发电机定子电压相位角进行控制，以使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小。

需要说明的是，比例调节K_Pe(t)用于立即产生调节作用以减少偏差，设定比例系数K_P的值越大，偏差减小的速度越快，即调节速度越快，但是过大的比例系数会使系统的稳定性下降，甚至造成系统不稳定。积分调节K_I∫e(t)dt用于消除系统的稳态偏差，提高无差度；偏差存在，积分调节即进行，直至无差，积分调节停止，积分调节K_I∫e(t)dt输出一个常值；积分作用的强弱取决于设定积分系数K_I，设定积分系数K_I的值越小，积分作用越强；反之，设定积分系数K_I的值越大，积分作用越弱。

可选地，步骤103中确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量可包括以下两种方式：

方式一：将所述电网电压相位角与所述发电机定子电压相位角的差值的正弦函数值确定为获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的第一偏差；以及，将所述第一偏差的第一设定比例与所述第一偏差的第一设定积分之和确定为参考转差角速度。

也就是说，可将获取到的电网电压相位角θ与获取到的发电机定子电压相位角θ_s的差值θ-θ_s的正弦函数值sin(θ-θ_s)确定为获取到的发电机定子电压相位角θ_s与获取到的电网电压相位角θ之间的第一偏差，并根据所述第一偏差构造控制量参考转差角速度ω_sl:ω_sl(t)＝K_P1sin[θ(t)-θ_s(t)]+K_I1∫sin[θ(t)-θ_s(t)]dt，以根据确定的控制量参考转差角速度ω_sl以及采集到的发电机转子三相电流对发电机定子电压相位角进行调节。其中，第一设定比例系数K_P1与第一设定积分系数K_I1可根据实际需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

假设获取到的电网电压相位角θ与获取到的发电机定子电压相位角θ_s的差值θ-θ_s在0～π/2范围内，即，当前时刻电网电压相位角超前于发电机定子电压相位角，sin(θ-θ_s)的值大于零；根据ω_sl(t)＝K_P1sin[θ(t)-θ_s(t)]+K_I1∫sin[θ(t)-θ_s(t)]dt可确定控制量参考转差角速度ω_sl增大(即比上一次确定出的参考转差角速度的值大)；由于发电机定子电压相位角等于发电机转子机械角度与转差角度之和，且调整的瞬间可认为发电机转子机械角度不变，因此，根据确定出的参考转差角速度ω_sl对风机系统进行控制会使得发电机定子电压矢量加速旋转，即发电机定子电压相位角增大，从而使得发电机定子电压相位角向电网电压相位角靠拢。

同理可知，获取到的电网电压相位角θ与获取到的发电机定子电压相位角θ_s的差值θ-θ_s在其它范围内时，根据sin(θ-θ_s)构成控制量参考转差角速度ω_sl，也可使得发电机定子电压相位角向电网电压相位角靠拢。由此可见，经过若干个控制循环，可逐渐实现发电机定子电压与电网电压的相位同步。

相应地，步骤103中根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，可具体包括：

根据所述参考转差角速度确定参考发电机转子电流相位角；

根据确定的参考发电机转子电流相位角以及采集到的发电机转子三相电流，确定参考发电机转子dq轴电流；

根据确定的参考发电机转子dq轴电流，调节发电机转子电流相位角。

也就是说，当构造的控制量为参考转差角速度ω_sl时，可直接根据确定的参考转差角速度ω_sl确定参考发电机转子电流相位角θ_sl(发电机转子电流相位角等于转差角度，转差角度等于转差角速度的积分)；再根据采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb和c相电流I_rc以及确定的参考发电机转子电流相位角θ_sl，确定参考发电机转子d轴电流I_rd以及参考发电机转子q轴电流I_rq，并根据确定出的参考发电机转子d轴电流I_rd以及参考发电机转子q轴电流I_rq对转子电流进行调节。

进一步可选地，可对采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb和c相电流I_rc进行3/2变换，计算得到发电机转子的α轴电流I_α和β轴电流I_β；再对得到的发电机转子的α轴电流I_rα和β轴电流I_rβ以及确定的参考发电机转子电流相位角θ_sl进行2s/2r变换(两相静止—两相旋转变换)，得到参考发电机转子d轴电流I_rd以及参考发电机转子q轴电流I_rq。2s/2r变换的计算方法与现有技术相同，本实施例在此不再赘述。

相应地，在步骤104中根据所述控制量确定发电机转子机械角度，可具体包括：

根据所述参考转差角速度以及获取到的电网电压相位角确定发电机转子机械转速；

根据确定的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度；其中，发电机转子机械转速等于电网电压角速度与转差角速度之差，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分。

需要说明的是，当确定获取到的偏差不大于设定的误差阈值，或者确定的控制量参考转差角速度ω_sl为一常量时，则可认为已实现发电机定子电压与电网电压的相位同步，此时确定的参考转差角速度ω_sl即为准确值，则可根据确定的转差角速度ω_sl以及获取到的电网电压相位角θ(此时发电机定子电压相位角与电网电压相位角在数值上相等)，确定发电机转子机械转速ω_r，并根据确定的发电机转子机械转速ω_r确定发电机转子机械角度θ_r，即，ω_r＝ω-ω_sl，θ_r(t)＝∫ω_r(t)dt，其中ω为电网电压角速度。

方式二：将所述发电机定子电压相位角与所述电网电压相位角的差值的正弦函数值确定为获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的第二偏差；以及，将所述第二偏差的第二设定比例与所述第二偏差的第二设定积分之和确定为参考发电机转子机械转速。

也就是说，可将发电机定子电压相位角θ_s与电网电压相位角θ的差值θ_s-θ的正弦函数值sin(θ_s-θ)确定为发电机定子电压相位角θ_s与电网电压相位角θ之间的第二偏差，并根据所述第二偏差构造控制量参考发电机转子机械转速ω_r:ω_r(t)＝K_P2sin[θ_s(t)-θ(t)]+K_I2∫sin[θ_s(t)-θ(t)]dt，以根据确定的控制量参考发电机转子机械转速ω_r以及采集到的发电机转子三相电流对发电机定子电压相位角进行调节。其中，第二设定比例系数K_P2与第二设定积分系数K_I2可根据实际需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

与构造控制量为参考转差角速度ω_sl同理，根据sin(θ_s-θ)构造控制量为参考发电机转子机械转速ω_r也可使得发电机定子电压相位角向电网电压相位角靠拢，即经过若干个控制循环，可逐渐实现发电机定子电压与电网电压的相位同步，本实施例在此不再赘述。

相应地，步骤103中根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，可具体包括：

根据所述参考发电机转子机械转速确定参考发电机转子电流相位角；

根据确定的参考发电机转子电流相位角以及采集到的发电机转子三相电流，确定参考发电机转子dq轴电流；

根据确定的参考发电机转子dq轴电流，调节发电机转子电流相位角。

也就是说，当构造的控制量为参考发电机转子机械转速ω_r时，可首先根据参考发电机转子机械转速ω_r确定参考转差角速度ω_sl(转差角速度等于电网电压角速度与发电机转子机械转速之差)，再根据参考转差角速度ω_sl确定参考发电机转子电流相位角θ_sl；根据采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb和c相电流I_rc以及确定的参考发电机转子电流相位角θ_sl，确定参考发电机转子d轴电流I_rd以及参考发电机转子q轴电流I_rq，并根据确定出的参考发电机转子d轴电流I_rd以及参考发电机转子q轴电流I_rq对转子电流进行调节。

相应地，当根据sin(θ_s-θ)构造控制量为参考发电机转子机械转速ω_r时，在步骤104中根据所述控制量确定发电机转子机械角度，可具体包括：根据确定的参考发电机转子机械转速ω_r确定发电机转子机械角度θ_r；其中，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分，即θ_r(t)＝∫ω_r(t)dt，本实施例在此不再赘述。

需要说明的是，本实施例提供的构造控制量的方式仅仅是本实施例的一部分方式，还可采用其它设定算法构造控制量，并根据构造出的控制量对被控量发电机定子电压相位角进行控制，以使得发电机定子电压相位角向电网电压相位角靠拢，本实施例在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的发电机转子机械角度的检测方法，可采集电网三相电压、发电机定子三相电压以及发电机转子三相电流；并根据采集到的电网三相电压确定电网电压相位角，以及根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角；确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，并根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小；若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述控制量确定发电机转子机械角度；因此，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，避免了现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

另外，可根据电网电压相位角与发电机定子电压相位角之间的偏差构造控制量，并根据确定的控制量对发电机定子电压相位角进行反馈控制，以及，根据控制结果输出检测结果，不仅控制速度较快，且检测结果的准确性较高。

实施例二：

在发电机定子并网后，可根据实际采集到的发电机定子三相电压以及发电机定子三相电流确定准确的发电机转子dq轴电流；根据采集到的发电机转子三相电流以及上一次检测得到的控制量确定估计的发电机转子dq轴电流；可根据估计的发电机转子dq轴电流与准确的发电机转子dq轴电流之间的偏差重新确定使得估计值与准确值之间的偏差减小的控制量；并根据重新确定出的控制量重新估计发电机转子dq轴电流、以及确定估计的发电机转子dq轴电流与准确的发电机转子dq轴电流之间的偏差，循环往复，直至确定估计值与准确值之间的偏差不大于设定的误差阈值，则可认为根据该偏差(或控制量)确定出的发电机转子机械转速以及发电机转子机械角度即为准确值。

基于上述发明构思，本发明实施例二提供了另一种发电机转子机械角度的检测方法，用于在发电机定子并网后，尤其是双馈发电机并网后，对发电机转子机械角度以及机械转速进行检测。具体地，如图2所示，其为本发明实施例二中所述方法的步骤流程图，所述方法可包括以下步骤：

步骤201：采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流；

步骤202：根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流；根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流；

步骤203：确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量；

步骤204：若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度。

也就是说，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，避免了现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

可选地，在步骤201中可利用现有风机系统已配备的电压或电流传感器实时采集发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb、c相电压U_sc，发电机定子的a相电流I_sa、b相电流I_sb、c相电流I_sc以及发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb、c相电流I_rc。

可选地，在步骤202中根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流，可具体包括：

根据采集到的发电机定子三相电压，确定发电机定子dq轴电压；以及，根据采集到的发电机定子三相电流，确定发电机定子dq轴电流；

根据设定的定子电压方程以及确定出的发电机定子dq轴电压和发电机定子dq轴电流，确定所述参考发电机转子dq轴电流。

进一步可选地，所述根据采集到的发电机定子三相电压，确定发电机定子dq轴电压可具体包括：对采集到的发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb和c相电压U_sc进行3/2变换，可确定发电机定子的α轴电压U_sα和β轴电压U_sβ；再对得到的发电机定子的α轴电压U_sα和β轴电压U_sβ以及确定的发电机定子电压相位角θ_s进行2s/2r变换，可得到发电机定子d轴电压U_sd以及发电机定子q轴电压U_sq。其中3/2变换以及2s/2r变换的计算方法与现有技术相同，本实施例在此不再赘述。

按照同样的算法，根据采集到的发电机定子的a相电流I_sa、b相电流I_sb、c相电流I_sc以及确定的发电机定子电压相位角θ_s(发电机定子电流相位角与发电机定子电压相位角θ_s相等)，可得到发电机定子d轴电流I_sd以及发电机定子q轴电流I_sq。

发电机转子d轴电流I_rd以及发电机转子q轴电流I_rq与发电机定子d轴电压U_sd、发电机定子q轴电压U_sq、发电机定子d轴电流I_sd以及发电机定子q轴电流I_sq满足以下定子电压方程：

其中，L_m为激磁电抗，L_s为漏抗与激磁电抗L_m之和，ω为电网电压角速度。根据上述方程以及获取到的发电机定子d轴电压U_sd、发电机定子q轴电压U_sq、发电机定子d轴电流I_sd以及发电机定子q轴电流I_sq，即可确定参考发电机转子d轴电流I_rd和参考发电机转子q轴电流I_rq。

由于参考发电机转子d轴电流I_rd和参考发电机转子q轴电流I_rq是由实际采集到的参数以及已知参数根据设定的定子方程计算而来，因此，可认为当前风机系统中的发电机转子dq轴电流的实际值即为确定出的参考发电机转子d轴电流I_rd和参考发电机转子q轴电流I_rq。

需要说明的是，可采用开环或闭环控制方式根据发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息，发电机定子电压相位角信息包括发电机定子电压相位角θ_s以及发电机定子电压角速度ω_s。开环控制方式可对实时采集到的发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb、c相电压U_sc进行3/2变换，计算得到发电机定子的α轴电压U_sα和β轴电压U_sβ，再根据U_sα和U_sβ分别与模值

的比值确定发电机定子电压相位角θ_s的余弦值cosθ_s和正弦值sinθ_s，从而确定发电机定子电压相位角θ_s。闭环控制方式可根据实时采集到的发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb、c相电压U_sc进行锁相环控制以输出发电机定子电压角速度ω_s，其中，发电机定子电压相位角θ_s等于发电机定子电压角速度ω_s的积分，此处不再赘述。

需要说明的是，由于发电机定子并网后，发电机定子电压与电网电压相位同步，因此，电网电压角速度ω等于发电机定子电压角速度ω_s，电网电压相位角θ等于发电机定子电压相位角θ_s。

可选地，步骤203中可根据参考发电机转子d轴电流I_rd、参考发电机转子q轴电流I_rq与可调发电机转子d轴电流I'_rd、可调发电机转子q轴电流I'_rq之间的偏差e以及设定比例系数K_P和设定积分系数K_I确定控制量K_Pe(t)+K_I∫e(t)dt。

可选地，步骤203中确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量，具体可包括以下两种方式：

方式一：将所述参考发电机转子dq轴电流所包括的参考发电机转子d轴电流和参考发电机转子q轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流所包括的可调发电机转子d轴电流和可调发电机转子q轴电流交叉相乘再作差得到第一偏差；以及，将所述第一偏差的第一设定比例与所述第一偏差的第一设定积分之和确定为本次检测得到的发电机转子机械转速。

也就是说，可构造参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差为I_rqI'_rd-I_rdI'_rq，化简后为|I_rdq||I'_rdq|sin(θ'_sl-θ_sl)；并构造控制量发电机转子机械转速为ω'_r(t)＝K_P1|I_rdq||I'_rdq|sin[θ'_sl(t)-θ_sl(t)]+K_I1∫|I_rdq||I'_rdq|sin[θ'_sl(t)-θ_sl(t)]dt；其中，第一设定比例系数K_P1与第一设定积分系数K_I1可根据实际需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

假设θ'_sl-θ_sl在0～π/2范围内，则|I_rdq||I'_rdq|sin(θ'_sl-θ_sl)大于零，进而根据ω'_r(t)＝K_P1|I_rdq||I'_rdq|sin[θ'_sl(t)-θ_sl(t)]+K_I1∫|I_rdq||I'_rdq|sin[θ'_sl(t)-θ_sl(t)]dt可确定检测出的发电机转子机械转速ω'_r增大(即比上一次检测到的发电机转子机械转速的数值增大)，由于发电机转子电流相位角等于电网电压相位角与发电机转子机械角度之差，因此，此次检测到的发电机转子机械转速ω'_r会使得下一次检测确定出的可调发电机转子电流相位角θ'_sl减小，从而使得下一次检测到的参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差减小。

同理，当θ'_sl-θ_sl在其它范围内时，根据|I_rdq||I'_rdq|sin(θ'_sl-θ_sl)构造控制量发电机转子机械转速ω'_r，也可使得参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差减小。由此可见，循环往复，可逐渐使得确定出的估计值(可调)与准确值(参考)之间的偏差不大于设定的误差阈值，即，检测出的发电机转子机械转速ω'_r逐渐向准确的(实际的)发电机转子机械转速靠拢。

相应地，构造的控制量为发电机转子机械转速ω'_r时，则步骤202中根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流，可具体包括：

根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息；

根据上一次检测得到的发电机转子机械转速或发电机转子机械转速初始值，以及确定的发电机定子电压相位角信息确定转差角速度，并根据所述转差角速度确定可调发电机转子电流相位角；其中，发电机转子电流相位角等于转差角度，转差角度等于转差角速度的积分，转差角速度等于发电机定子电压角速度与发电机转子机械转速之差；

根据采集到的发电机转子三相电流以及确定的可调发电机转子电流相位角确定所述可调发电机转子dq轴电流。

也就是说，由于发电机定子电压角速度等于发电机转子机械转速与转差角速度(发电机转子电流角速度)之和，因此，根据已确定的发电机定子电压角速度ω_s和/或发电机定子电压相位角θ_s以及上一次检测得到的发电机转子机械转速(或发电机转子机械转速初始值)，即可确定转差角速度(发电机转子电流角速度)ω'_sl；对确定的转差角速度ω'_sl求积分便可确定可调发电机转子电流相位角θ'_sl，即，θ'_sl(t)＝∫ω'_sl(t)dt。进而，根据采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb、c相电流I_rc以及确定的可调发电机转子电流相位角θ'_sl，便可确定可调发电机转子d轴电流I'_rd和可调发电机转子q轴电流I'_rq。

由于可调发电机转子d轴电流I'_rd和可调发电机转子q轴电流I'_rq是由实际采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb、c相电流I_rc以及上一次检测得到的发电机转子机械转速(或发电机转子机械转速初始值)计算而来，因此，确定的可调发电机转子d轴电流I'_rd和可调发电机转子q轴电流I'_rq与实际值之间是存在误差的，且上一次检测的发电机转子机械转速越准确，可调发电机转子d轴电流I'_rd和可调发电机转子q轴电流I'_rq与实际值之间的误差就越小。

相应地，构造的控制量为发电机转子机械转速ω'_r时，步骤204中根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度，可具体包括：根据本次检测得到的发电机转子机械转速或上一次检测得到的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度，其中，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分。

需要说明的是，当确定所述偏差不大于设定的误差阈值，或者检测得到的发电机转子机械转速ω'_r为一常量时，则可认为根据上一次检测得到的发电机转子机械转速确定的可调发电机转子dq轴电流为发电机转子dq轴电流的实际值，进而上一次检测得到的发电机转子机械转速也为发电机转子机械转速的实际值；或者，由于此时确定的参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差不大于设定的误差阈值，因此，根据此次确定的偏差确定的发电机转子机械转速ω'_r可认为是发电机转子机械转速的实际值；因此，可根据本次检测得到的发电机转子机械转速ω'_r或所述上一次检测得到的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度。

方式二：将所述可调发电机转子dq轴电流所包括的可调发电机转子d轴电流和可调发电机转子q轴电流与所述参考发电机转子dq轴电流所包括的参考发电机转子d轴电流和参考发电机转子q轴电流交叉相乘再作差得到第二偏差；以及，将所述第二偏差的第二设定比例与所述第二偏差的第二设定积分之和确定为本次检测得到的转差角速度。

也就是说，可构造参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差为I'_rqI_rd-I'_rd I_rq，化简后为|I_rdq||I'_rdq|sin(θ_sl-θ'_sl)；并构造控制量转差角速度为ω'_sl(t)＝K_P2|I_rdq||I'_rdq|sin[θ_sl(t)-θ'_sl(t)]+K_I2∫|I_rdq||I'_rdq|sin[θ_sl(t)-θ'_sl(t)]dt；其中，第二设定比例系数K_P2与第二设定积分系数K_I2可根据实际需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

与构造控制量为发电机转子机械转速ω'_r同理，根据|I_rdq||I'_rdq|sin(θ_sl-θ'_sl)构造控制量转差角速度ω'_sl，也可使得确定出的估计值(可调)逐渐向准确值(参考)靠拢，本实施例在此不再赘述。

相应地，构造的控制量为转差角速度ω'_sl时，则步骤102中根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流，可具体包括：

根据上一次检测得到的转差角速度或转差角速度初始值确定可调发电机转子电流相位角；其中，发电机转子电流相位角等于转差角度，转差角度等于转差角速度的积分；

根据采集到的发电机转子三相电流以及确定的可调发电机转子电流相位角确定所述可调发电机转子dq轴电流。

也就是说，对上一次检测得到的转差角速度或转差角速度初始值求积分便可确定可调发电机转子电流相位角θ'_sl，进而根据采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb、c相电流I_rc以及确定的可调发电机转子电流相位角θ'_sl，便可确定可调发电机转子d轴电流I'_rd和可调发电机转子q轴电流I'_rq。

相应地，构造的控制量为转差角速度ω'_sl时，步骤204中根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度，可具体包括：

根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息；

根据本次检测得到的转差角速度或所述上一次检测得到的转差角速度，以及确定的发电机定子电压相位角信息确定发电机转子机械转速，并根据确定的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度，其中，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分，发电机转子机械转速等于发电机定子电压角速度与转差角速度之差。

也就是说，由于发电机定子电压角速度等于发电机转子机械转速与转差角速度之和，因此，根据已确定的发电机定子电压角速度ω_s(或发电机定子电压相位角θ_s)以及本次检测得到的转差角速度ω'_sl(或所述上一次检测得到的转差角速度)，即可确定发电机转子机械转速ω'_r；对确定的发电机转子机械转速ω'_r求积分便可确定发电机转子机械角度，本实施例在此不再赘述。

需要说明的是，当确定所述偏差不大于设定的误差阈值，或者检测得到的转差角速度ω'_sl为一常量时，则可认为根据上一次检测得到的转差角速度确定的可调发电机转子dq轴电流为发电机转子dq轴电流的实际值，进而上一次检测得到的转差角速度也为转差角速度的实际值；或者，由于此时确定的参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差不大于设定的误差阈值，因此，根据此次确定的偏差确定的转差角速度ω'_sl可认为是转差角速度的实际值；因此，可根据本次检测得到的转差角速度ω'_sl或所述上一次检测得到的转差角速度确定发电机转子机械角度。

需要说明的是，本实施例提供的构造控制量的方式仅仅是本实施例的一部分方式，还可采用其它设定算法构造控制量，并根据构造出的控制量对被控量可调发电机转子dq轴电流进行控制，以使得可调发电机转子dq轴电流向参考发电机转子dq轴电流靠拢，本实施例在此不再赘述。

需要说明的是，在步骤201采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流之前，所述方法还可包括：确定控制量初始值(可根据实际使用需求灵活设置)。也就是说，所述方法开始实施时，由于不存在上一次检测得到的控制量，因此，可设置一个控制量初始值，作为发电机转子机械转速初始值或转差角速度初始值，本实施例在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的发电机转子机械角度的检测方法，可采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流；并根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流；根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流；以及确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量；若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度；因此，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，避免了现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

另外，可根据实际采集到的参数与由检测结果估计得到的参数之间的偏差构造控制量，并根据控制量对检测进行反馈控制，建立闭环控制模型，不仅控制速度较快，且检测结果的准确性较高。

实施例三：

本发明实施例三提供了一种发电机转子机械角度的检测设备，用于在发电机定子并网前，尤其是双馈发电机并网前，对发电机转子机械角度以及机械转速进行检测。具体地，如图3所示，其为本发明实施例三中所述发电机转子机械角度的检测设备的结构示意图，可包括：

采集单元301，用于采集电网三相电压、发电机定子三相电压以及发电机转子三相电流；

计算单元302，用于根据采集到的电网三相电压确定电网电压相位角；并根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角；

控制单元303，用于确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，并根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小；

输出单元304，用于若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述控制量确定发电机转子机械角度。

也就是说，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，可避免现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

可选地，所述采集单元301可利用现有风机系统已配备的电压传感器实时采集电网的a相电压U_a、b相电压U_b和c相电压U_c以及发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb、c相电压U_sc；还可利用现有风机系统已配备的电流传感器实时采集发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb和c相电流I_rc。

可选地，所述计算单元302可对采集到的电网的a相电压U_a、b相电压U_b和c相电压U_c进行3/2变换，计算得到电网的α轴电压U_α和β轴电压U_β，再根据U_α和U_β分别与模值

的比值确定电网电压相位角θ的余弦值cosθ和正弦值sinθ，从而确定出电网电压相位角θ；同理，可对采集到的发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb和c相电压U_sc进行3/2变换，确定发电机定子的α轴电压U_sα和β轴电压U_sβ，再根据U_sα和U_sβ确定出发电机定子电压相位角θ_s。3/2变换的计算方法与现有技术相同，本实施例在此不再赘述。

可选地，所述控制单元303可根据检测到的发电机定子电压相位角θ_s与检测到的电网电压相位角θ之间的偏差e以及设定比例系数K_P和设定积分系数K_I确定控制量K_Pe(t)+K_I∫e(t)dt；并根据确定的控制量以及采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb和c相电流I_rc对被控量发电机定子电压相位角进行控制，以使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小。

需要说明的是，比例调节K_Pe(t)用于立即产生调节作用以减少偏差，设定比例系数K_P的值越大，偏差减小的速度越快，即调节速度越快，但是过大的比例系数会使系统的稳定性下降，甚至造成系统不稳定。积分调节K_I∫e(t)dt用于消除系统的稳态偏差，提高无差度；偏差存在，积分调节即进行，直至无差，积分调节停止，积分调节K_I∫e(t)dt输出一个常值；积分作用的强弱取决于设定积分系数K_I，设定积分系数K_I的值越小，积分作用越强；反之，设定积分系数K_I的值越大，积分作用越弱。

可选地，所述控制单元303，可用于采用以下两种方式中的任意一种确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量：

方式一：将所述电网电压相位角与所述发电机定子电压相位角的差值的正弦函数值确定为获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的第一偏差；以及，将所述第一偏差的第一设定比例与所述第一偏差的第一设定积分之和确定为参考转差角速度。

也就是说，所述控制单元303可将电网电压相位角θ与发电机定子电压相位角θ_s的差值θ-θ_s的正弦函数值sin(θ-θ_s)确定为获取到的发电机定子电压相位角θ_s与获取到的电网电压相位角θ之间的第一偏差，并根据第一偏差构造控制量参考转差角速度ω_sl:ω_sl(t)＝K_P1sin[θ(t)-θ_s(t)]+K_I1∫sin[θ(t)-θ_s(t)]dt，以根据确定的控制量参考转差角速度ω_sl以及采集到的发电机转子三相电流对发电机定子电压相位角进行调节。其中，第一设定比例系数K_P1与第一设定积分系数K_I1可根据实际需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

可选地，所述控制单元303，还可用于根据所述参考转差角速度确定参考发电机转子电流相位角；并根据确定的参考发电机转子电流相位角以及采集到的发电机转子三相电流，确定参考发电机转子dq轴电流；以及，根据确定的参考发电机转子dq轴电流，调节发电机转子电流相位角。

也就是说，当构造的控制量为参考转差角速度ω_sl时，所述控制单元303可直接根据确定的参考转差角速度ω_sl确定参考发电机转子电流相位角θ_sl(发电机转子电流相位角等于转差角度，转差角度等于转差角速度的积分)；再根据采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb和c相电流I_rc以及确定的参考发电机转子电流相位角θ_sl，确定参考发电机转子d轴电流I_rd以及参考发电机转子q轴电流I_rq，并根据确定出的参考发电机转子d轴电流I_rd以及参考发电机转子q轴电流I_rq对转子电流进行调节。

相应地，所述输出单元304，可具体用于根据所述参考转差角速度以及获取到的电网电压相位角确定发电机转子机械转速；并根据确定的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度；其中，发电机转子机械转速等于电网电压角速度与转差角速度之差，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分。

需要说明的是，当确定获取到的偏差不大于设定的误差阈值，或者确定的控制量参考转差角速度ω_sl为一常量时，则可认为已实现发电机定子电压与电网电压的相位同步，此时确定的参考转差角速度ω_sl即为准确值，则所述输出单元304可根据确定的转差角速度ω_sl以及获取到的电网电压相位角θ(此时发电机定子电压相位角与电网电压相位角在数值上相等)，确定发电机转子机械转速ω_r，并根据确定的发电机转子机械转速ω_r确定发电机转子机械角度θ_r，即，ω_r＝ω-ω_sl，θ_r(t)＝∫ω_r(t)dt，其中ω为电网电压角速度。

方式二：将所述发电机定子电压相位角与所述电网电压相位角的差值的正弦函数值确定为获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的第二偏差；以及，将所述第二偏差的第二设定比例与所述第二偏差的第二设定积分之和确定为参考发电机转子机械转速。

也就是说，所述控制单元303，可用于将发电机定子电压相位角θ_s与电网电压相位角θ的差值θ_s-θ的正弦函数值sin(θ_s-θ)确定为发电机定子电压相位角θ_s与电网电压相位角θ之间的第二偏差，并根据所述第二偏差构造控制量参考发电机转子机械转速ω_r:ω_r(t)＝K_P2sin[θ_s(t)-θ(t)]+K_I2∫sin[θ_s(t)-θ(t)]dt，以根据确定的控制量参考发电机转子机械转速ω_r以及采集到的发电机转子三相电流对发电机定子电压相位角进行调节。其中，第二设定比例系数K_P2与第二设定积分系数K_I2可根据实际需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

相应地，根据sin(θ_s-θ)构造控制量为参考发电机转子机械转速ω_r，所述控制单元303，还可用于根据所述参考发电机转子机械转速确定参考发电机转子电流相位角；并根据确定的参考发电机转子电流相位角以及采集到的发电机转子三相电流，确定参考发电机转子dq轴电流；以及，根据确定的参考发电机转子dq轴电流，调节发电机转子电流相位角。

相应地，根据sin(θ_s-θ)构造控制量为参考发电机转子机械转速ω_r时，所述输出单元304，可具体用于根据确定的参考发电机转子机械转速ω_r确定发电机转子机械角度θ_r；其中，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分，即θ_r(t)＝∫ω_r(t)dt，本实施例在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的发电机转子机械角度的检测设备，可采集电网三相电压、发电机定子三相电压以及发电机转子三相电流；并根据采集到的电网三相电压确定电网电压相位角，以及根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角；确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，并根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小；若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述控制量确定发电机转子机械角度；因此，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，避免了现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

另外，可根据电网电压相位角与发电机定子电压相位角之间的偏差构造控制量，并根据确定的控制量对发电机定子电压相位角进行反馈控制，以及，根据控制结果输出检测结果，不仅控制速度较快，且检测结果的准确性较高。

实施例四：

本发明实施例四提供了另一种发电机转子机械角度的检测设备，用于在发电机定子并网后，尤其是双馈发电机并网后，对发电机转子机械角度以及机械转速进行检测。具体地，如图4所示，其为本发明实施例四中所述发电机转子机械角度的检测设备的结构示意图，可包括：

采集单元401，用于采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流；

计算单元402，用于根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流；根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流；

控制单元403，用于确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量；

输出单元404，用于若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度。

也就是说，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，避免了现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

可选地，所述采集单元401可利用现有风机系统已配备的电压或电流传感器实时采集发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb、c相电压U_sc，发电机定子的a相电流I_sa、b相电流I_sb、c相电流I_sc以及发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb、c相电流I_rc。

可选地，所述计算单元402，可具体用于根据采集到的发电机定子三相电压，确定发电机定子dq轴电压，以及根据采集到的发电机定子三相电流，确定发电机定子dq轴电流；并根据设定的定子电压方程以及确定出的发电机定子dq轴电压和发电机定子dq轴电流，确定所述参考发电机转子dq轴电流。

进一步可选地，所述计算单元402可具体用于对采集到的发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb和c相电压U_sc进行3/2变换，确定发电机定子的α轴电压U_sα和β轴电压U_sβ；再对得到的发电机定子的α轴电压U_sα和β轴电压U_sβ以及确定的发电机定子电压相位角θ_s进行2s/2r变换，得到发电机定子d轴电压U_sd以及发电机定子q轴电压U_sq。其中3/2变换以及2s/2r变换的计算方法与现有技术相同，本实施例在此不再赘述。

按照同样的算法，所述计算单元402还可根据采集到的发电机定子的a相电流I_sa、b相电流I_sb、c相电流I_sc以及确定的发电机定子电压相位角θ_s(发电机定子电流相位角与发电机定子电压相位角θ_s相等)，得到发电机定子d轴电流I_sd以及发电机定子q轴电流I_sq。

发电机转子d轴电流I_rd以及发电机转子q轴电流I_rq与发电机定子d轴电压U_sd、发电机定子q轴电压U_sq、发电机定子d轴电流I_sd以及发电机定子q轴电流I_sq满足以下定子电压方程：

其中，L_m为激磁电抗，L_s为漏抗与激磁电抗L_m之和，ω为电网电压角速度。所述计算单元402根据上述方程以及获取到的发电机定子d轴电压U_sd、发电机定子q轴电压U_sq、发电机定子d轴电流I_sd以及发电机定子q轴电流I_sq，即可确定参考发电机转子d轴电流I_rd和参考发电机转子q轴电流I_rq。

需要说明的是，所述计算单元402可具体用于采用开环或闭环控制方式根据发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息，其中，发电机定子电压相位角信息包括发电机定子电压相位角θ_s以及发电机定子电压角速度ω_s。开环控制方式可对实时采集到的发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb、c相电压U_sc进行3/2变换，计算得到发电机定子的α轴电压U_sα和β轴电压U_sβ，再根据U_sα和U_sβ分别与模值

的比值确定发电机定子电压相位角θ_s的余弦值cosθ_s和正弦值sinθ_s，从而确定发电机定子电压相位角θ_s。闭环控制方式可根据实时采集到的发电机定子的a相电压U_sa、b相电压U_sb、c相电压U_sc进行锁相环控制以输出发电机定子电压角速度ω_s，其中，发电机定子电压相位角θ_s等于发电机定子电压角速度ω_s的积分，此处不再赘述。

需要说明的是，由于发电机定子并网后，发电机定子电压与电网电压相位同步，因此，电网电压角速度ω等于发电机定子电压角速度ω_s，电网电压相位角θ等于发电机定子电压相位角θ_s。

可选地，所述控制单元403可具体用于根据参考发电机转子d轴电流I_rd、参考发电机转子q轴电流I_rq与可调发电机转子d轴电流I'_rd、可调发电机转子q轴电流I'_rq之间的偏差e以及设定比例系数K_P和设定积分系数K_I确定控制量K_Pe(t)+K_I∫e(t)dt。

可选地，所述控制单元403可具体用于通过以下两种方式中的任意一种确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量：

方式一：将所述参考发电机转子dq轴电流所包括的参考发电机转子d轴电流和参考发电机转子q轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流所包括的可调发电机转子d轴电流和可调发电机转子q轴电流交叉相乘再作差得到第一偏差；以及，将所述第一偏差的第一设定比例与所述第一偏差的第一设定积分之和确定为本次检测得到的发电机转子机械转速。

也就是说，可构造参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差为I_rqI'_rd-I_rdI'_rq，化简后为|I_rdq||I'_rdq|sin(θ'_sl-θ_sl)；并构造控制量发电机转子机械转速为ω'_r(t)＝K_P1|I_rdq||I'_rdq|sin[θ'_sl(t)-θ_sl(t)]+K_I1∫|I_rdq||I'_rdq|sin[θ'_sl(t)-θ_sl(t)]dt；其中，第一设定比例系数K_P1与第一设定积分系数K_I1可根据实际需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

相应地，构造的控制量为发电机转子机械转速ω'_r时，所述计算单元402，可具体用于根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息；并，根据上一次检测得到的发电机转子机械转速或发电机转子机械转速初始值，以及确定的发电机定子电压相位角信息确定转差角速度，并根据所述转差角速度确定可调发电机转子电流相位角；其中，发电机转子电流相位角等于转差角度，转差角度等于转差角速度的积分，转差角速度等于发电机定子电压角速度与发电机转子机械转速之差；以及，根据采集到的发电机转子三相电流以及确定的可调发电机转子电流相位角确定所述可调发电机转子dq轴电流。

也就是说，由于发电机定子电压角速度等于发电机转子机械转速与转差角速度(发电机转子电流角速度)之和，因此，根据已确定的发电机定子电压角速度ω_s(或发电机定子电压相位角θ_s)以及上一次检测得到的发电机转子机械转速(或发电机转子机械转速初始值)，即可确定转差角速度(发电机转子电流角速度)ω'_sl；对确定的转差角速度ω'_sl求积分便可确定可调发电机转子电流相位角θ'_sl，即，θ'_sl(t)＝∫ω'_sl(t)dt。进而，根据采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb、c相电流I_rc以及确定的可调发电机转子电流相位角θ'_sl，便可确定可调发电机转子d轴电流I'_rd和可调发电机转子q轴电流I'_rq。

相应地，构造的控制量为发电机转子机械转速ω'_r时，所述输出单元404，可具体用于根据本次检测得到的发电机转子机械转速或上一次检测得到的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度，其中，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分。

需要说明的是，当确定所述偏差不大于设定的误差阈值，或者检测得到的发电机转子机械转速ω'_r为一常量时，则可认为根据上一次检测得到的发电机转子机械转速确定的可调发电机转子dq轴电流为发电机转子dq轴电流的实际值，进而上一次检测得到的发电机转子机械转速也为发电机转子机械转速的实际值；或者，由于此时确定的参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差不大于设定的误差阈值，因此，根据此次确定的偏差确定的发电机转子机械转速ω'_r可认为是发电机转子机械转速的实际值；因此，可根据本次检测得到的发电机转子机械转速ω'_r或所述上一次检测得到的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度。

方式二：将所述可调发电机转子dq轴电流所包括的可调发电机转子d轴电流和可调发电机转子q轴电流与所述参考发电机转子dq轴电流所包括的参考发电机转子d轴电流和参考发电机转子q轴电流交叉相乘再作差得到第二偏差；以及，将所述第二偏差的第二设定比例与所述第二偏差的第二设定积分之和确定为本次检测得到的转差角速度。

也就是说，可构造参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差为I'_rqI_rd-I'_rd I_rq，化简后为|I_rdq||I'_rdq|sin(θ_sl-θ'_sl)；并构造控制量转差角速度为ω'_sl(t)＝K_P2|I_rdq||I'_rdq|sin[θ_sl(t)-θ'_sl(t)]+K_I2∫|I_rdq||I'_rdq|sin[θ_sl(t)-θ'_sl(t)]dt；其中，第二设定比例系数K_P2与第二设定积分系数K_I2可根据实际需求灵活设置，本实施例在此不作任何限定。

相应地，构造的控制量为转差角速度ω'_sl时，所述计算单元402可具体用于根据上一次检测得到的转差角速度或转差角速度初始值确定可调发电机转子电流相位角；其中，发电机转子电流相位角等于转差角度，转差角度等于转差角速度的积分；以及，根据采集到的发电机转子三相电流以及确定的可调发电机转子电流相位角确定所述可调发电机转子dq轴电流。

也就是说，对上一次检测得到的转差角速度或转差角速度初始值求积分便可确定可调发电机转子电流相位角θ'_sl，进而根据采集到的发电机转子的a相电流I_ra、b相电流I_rb、c相电流I_rc以及确定的可调发电机转子电流相位角θ'_sl，便可确定可调发电机转子d轴电流I'_rd和可调发电机转子q轴电流I'_rq。

相应地，构造的控制量为转差角速度ω'_sl时，所述输出单元404，可具体用于根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息；以及，根据本次检测得到的转差角速度或所述上一次检测得到的转差角速度，以及确定的发电机定子电压相位角信息确定发电机转子机械转速，并根据确定的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度，其中，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分，发电机转子机械转速等于发电机定子电压角速度与转差角速度之差。

也就是说，由于发电机定子电压角速度等于发电机转子机械转速与转差角速度之和，因此，根据已确定的发电机定子电压角速度ω_s(或发电机定子电压相位角θ_s)以及本次检测得到的转差角速度ω'_sl(或所述上一次检测得到的转差角速度)，即可确定发电机转子机械转速ω'_r；对确定的发电机转子机械转速ω'_r求积分便可确定发电机转子机械角度，本实施例在此不再赘述。

需要说明的是，当确定所述偏差不大于设定的误差阈值，或者检测得到的转差角速度ω'_sl为一常量时，则可认为根据上一次检测得到的转差角速度确定的可调发电机转子dq轴电流为发电机转子dq轴电流的实际值，进而上一次检测得到的转差角速度也为转差角速度的实际值；或者，由于此时确定的参考发电机转子dq轴电流与可调发电机转子dq轴电流之间的偏差不大于设定的误差阈值，因此，根据此次确定的偏差确定的转差角速度ω'_sl可认为是转差角速度的实际值；因此，可根据本次检测得到的转差角速度ω'_sl或所述上一次检测得到的转差角速度确定发电机转子机械角度。

需要说明的是，所述计算单元402，还可用于在所述采集单元401采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流之前，确定控制量初始值(可根据实际使用需求灵活设置)。也就是说，由于所述设备在首次执行发电机转子机械角度的检测方法时，由于不存在上一次检测得到的控制量，因此可设置一个控制量初始值，作为发电机转子机械转速初始值或转差角速度初始值，本实施例在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的发电机转子机械角度的检测设备，可采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流；并根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流；根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流；以及确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量；若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度；因此，无需额外安装码盘即可实现对发电机转子机械角度的检测，避免了现有技术由于采用码盘作为传感器检测发电机转子机械角度导致的风机系统的可靠性、稳定性以及发电量低，系统成本高的问题。

另外，可根据实际采集到的参数与由检测结果估计得到的参数之间的偏差构造控制量，并根据控制量对检测进行反馈控制，建立闭环控制模型，不仅控制速度较快，且检测结果的准确性较高。

需要说明的是，附图和说明书中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (22)

1.一种发电机转子机械角度的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

采集电网三相电压、发电机定子三相电压以及发电机转子三相电流；

根据采集到的电网三相电压确定电网电压相位角；并根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角；

确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间差值的正弦函数值作为偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，并根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小；

若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述控制量确定发电机转子机械角度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间差值的正弦函数值作为偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，具体包括：

将所述电网电压相位角与所述发电机定子电压相位角的差值的正弦函数值确定为获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的第一偏差；

将所述第一偏差的第一设定比例与所述第一偏差的第一设定积分之和确定为参考转差角速度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述控制量确定发电机转子机械角度，具体包括：

根据所述参考转差角速度以及获取到的电网电压相位角确定发电机转子机械转速；

根据确定的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度；其中，发电机转子机械转速等于电网电压角速度与转差角速度之差，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间差值的正弦函数值作为偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，具体包括：

将所述发电机定子电压相位角与所述电网电压相位角的差值的正弦函数值确定为获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的第二偏差；

将所述第二偏差的第二设定比例与所述第二偏差的第二设定积分之和确定为参考发电机转子机械转速。

5.如权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，具体包括：

根据所述控制量确定参考发电机转子电流相位角；

根据确定的参考发电机转子电流相位角以及采集到的发电机转子三相电流，确定参考发电机转子dq轴电流；

根据确定的参考发电机转子dq轴电流，调节发电机转子电流相位角。

6.一种发电机转子机械角度的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流；

根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流；

根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流，所述控制量为电流差值的设定比例和电流差值的设定积分的线性组合，所述电流差值为所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的差值；

确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量；

若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流，具体包括：

根据采集到的发电机定子三相电压，确定发电机定子dq轴电压，以及根据采集到的发电机定子三相电流，确定发电机定子dq轴电流；

根据设定的定子电压方程以及确定出的发电机定子dq轴电压和发电机定子dq轴电流，确定所述参考发电机转子dq轴电流。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量，具体包括：

将所述参考发电机转子dq轴电流所包括的参考发电机转子d轴电流和参考发电机转子q轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流所包括的可调发电机转子d轴电流和可调发电机转子q轴电流交叉相乘再作差得到第一偏差；

将所述第一偏差的第一设定比例与所述第一偏差的第一设定积分之和确定为本次检测得到的发电机转子机械转速。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流，具体包括：

根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息；

根据上一次检测得到的发电机转子机械转速或发电机转子机械转速初始值，以及确定的发电机定子电压相位角信息确定转差角速度，并根据所述转差角速度确定可调发电机转子电流相位角；其中，发电机转子电流相位角等于转差角度，转差角度等于转差角速度的积分，转差角速度等于发电机定子电压角速度与发电机转子机械转速之差；

根据采集到的发电机转子三相电流以及确定的可调发电机转子电流相位角确定所述可调发电机转子dq轴电流。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量，具体包括：

将所述可调发电机转子dq轴电流所包括的可调发电机转子d轴电流和可调发电机转子q轴电流与所述参考发电机转子dq轴电流所包括的参考发电机转子d轴电流和参考发电机转子q轴电流交叉相乘再作差得到第二偏差；

将所述第二偏差的第二设定比例与所述第二偏差的第二设定积分之和确定为本次检测得到的转差角速度。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度，具体包括：

根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息；

根据本次检测得到的转差角速度或所述上一次检测得到的转差角速度，以及确定的发电机定子电压相位角信息确定发电机转子机械转速，并根据确定的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度，其中，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分，发电机转子机械转速等于发电机定子电压角速度与转差角速度之差。

12.一种发电机转子机械角度的检测设备，其特征在于，所述设备包括：

采集单元，用于采集电网三相电压、发电机定子三相电压以及发电机转子三相电流；

计算单元，用于根据采集到的电网三相电压确定电网电压相位角；并根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角；

控制单元，用于确定获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间差值的正弦函数值作为偏差，将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分线性组合构成控制量，并根据所述控制量以及采集到的发电机转子三相电流调节发电机定子电压相位角，使得发电机定子电压相位角与电网电压相位角之间的偏差减小；

输出单元，用于若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述控制量确定发电机转子机械角度。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制单元，具体用于将所述电网电压相位角与所述发电机定子电压相位角的差值的正弦函数值确定为获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的第一偏差；以及，将所述第一偏差的第一设定比例与所述第一偏差的第一设定积分之和确定为参考转差角速度。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述输出单元，具体用于根据所述参考转差角速度以及获取到的电网电压相位角确定发电机转子机械转速；并根据确定的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度；其中，发电机转子机械转速等于电网电压角速度与转差角速度之差，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分。

15.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制单元，具体用于将所述发电机定子电压相位角与所述电网电压相位角的差值的正弦函数值确定为获取到的发电机定子电压相位角与获取到的电网电压相位角之间的第二偏差；将所述第二偏差的第二设定比例与所述第二偏差的第二设定积分之和确定为参考发电机转子机械转速。

16.如权利要求12～15任一所述的设备，其特征在于，所述控制单元，还用于根据所述控制量确定参考发电机转子电流相位角；并根据确定的参考发电机转子电流相位角以及采集到的发电机转子三相电流，确定参考发电机转子dq轴电流；以及，根据确定的参考发电机转子dq轴电流，调节发电机转子电流相位角。

17.一种发电机转子机械角度的检测设备，其特征在于，所述设备包括：

采集单元，用于采集发电机定子三相电压、发电机定子三相电流以及发电机转子三相电流；

计算单元，用于根据预设算法以及采集到的发电机定子三相电压、发电机定子三相电流确定参考发电机转子dq轴电流；根据控制量初始值或上一次检测得到的控制量，以及采集到的发电机转子三相电流确定可调发电机转子dq轴电流，所述控制量为电流差值的设定比例和电流差值的设定积分的线性组合，所述电流差值为所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的差值；

控制单元，用于确定所述参考发电机转子dq轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流之间的偏差，并将所述偏差的设定比例和所述偏差的设定积分的线性组合确定为本次检测得到的控制量；

输出单元，用于若确定所述偏差不大于设定的误差阈值，则根据所述本次检测得到的控制量或所述上一次检测得到的控制量确定发电机转子机械角度。

18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述计算单元，具体用于根据采集到的发电机定子三相电压，确定发电机定子dq轴电压，以及根据采集到的发电机定子三相电流，确定发电机定子dq轴电流；并根据设定的定子电压方程以及确定出的发电机定子dq轴电压和发电机定子dq轴电流，确定所述参考发电机转子dq轴电流。

19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述控制单元，具体用于将所述参考发电机转子dq轴电流所包括的参考发电机转子d轴电流和参考发电机转子q轴电流与所述可调发电机转子dq轴电流所包括的可调发电机转子d轴电流和可调发电机转子q轴电流交叉相乘再作差得到第一偏差；以及，将所述第一偏差的第一设定比例与所述第一偏差的第一设定积分之和确定为本次检测得到的发电机转子机械转速。

20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述计算单元，具体用于根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息；并根据上一次检测得到的发电机转子机械转速或发电机转子机械转速初始值，以及确定的发电机定子电压相位角信息确定转差角速度，并根据所述转差角速度确定可调发电机转子电流相位角；其中，发电机转子电流相位角等于转差角度，转差角度等于转差角速度的积分，转差角速度等于发电机定子电压角速度与发电机转子机械转速之差；以及，根据采集到的发电机转子三相电流以及确定的可调发电机转子电流相位角确定所述可调发电机转子dq轴电流。

21.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述控制单元，具体用于将所述可调发电机转子dq轴电流所包括的可调发电机转子d轴电流和可调发电机转子q轴电流与所述参考发电机转子dq轴电流所包括的参考发电机转子d轴电流和参考发电机转子q轴电流交叉相乘再作差得到第二偏差；以及，将所述第二偏差的第二设定比例与所述第二偏差的第二设定积分之和确定为本次检测得到的转差角速度。

22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述输出单元，具体用于根据采集到的发电机定子三相电压确定发电机定子电压相位角信息；以及，根据本次检测得到的转差角速度或所述上一次检测得到的转差角速度，以及确定的发电机定子电压相位角信息确定发电机转子机械转速，并根据确定的发电机转子机械转速确定发电机转子机械角度，其中，发电机转子机械角度等于发电机转子机械转速的积分，发电机转子机械转速等于发电机定子电压角速度与转差角速度之差。

Images