CN1701504A - 控制双输送机的方法 - Google Patents

控制双输送机的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1701504A
CN1701504A CNA2004800007109A CN200480000710A CN1701504A CN 1701504 A CN1701504 A CN 1701504A CN A2004800007109 A CNA2004800007109 A CN A2004800007109A CN 200480000710 A CN200480000710 A CN 200480000710A CN 1701504 A CN1701504 A CN 1701504A
Authority
CN
China
Prior art keywords
doubly
fed machine
ref
act
frequency
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
CNA2004800007109A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100359798C (zh
Inventor
R·维尔塔宁
O·帕苏里
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.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Azipod Oy
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 ABB Azipod Oy filed Critical ABB Azipod Oy
Publication of CN1701504A publication Critical patent/CN1701504A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100359798C publication Critical patent/CN100359798C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02P9/007—Control circuits for doubly fed generators
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/30—Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/05—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using AC supply for both the rotor and the stator circuits, the frequency of supply to at least one circuit being variable

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

一种与双输送机有关的方法，该双输送机包括一个连接在电网上的定子和一个通过一变换器连接在该电网上的转子。该方法包括以下步骤：测定该双输送机的转速(nact)，形成该双输送机用的转动转速参考值(nref)，测量电网电压，测量电网电流与计算有功功率(Pact)和无功功率(Qact)。该方法也包括以下步骤：计算双输送机轴转矩(T)，形成频率参考值(fref)、转动转速参考值(nref)和轴转矩(T)，形成无功功率参考值(Qref)，在无功功率参考值(Qref)和无功功率(Qact)的基础上形成Ir补偿参考值(Irref)，以及在形成的频率参考值(fref)和Ir补偿参考值(Irref)的基础上控制该标量控制的变换器。

Description

控制双输送机的方法
发明领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分用于控制双输送机的方法。
背景技术
双输送机是一种电机，其中能将电压输送定子和转子两者。最常用的是，该双输送机这样连接，使得该双输送机的定子绕组直接连接在供电电网或待供电的电网上，而转子绕组通过一可控装置如循环变换器或变频器连接在同一电网上。这样，定子卷组直接受电网电压的影响，而转子磁化强度可以以合适的方式改变。
双输送机通常用于大额定功率的用途中。当用作发动机时，典型的用途包括风力发电机。在这种情况下，该发电机在额定转速范围附近可受一连接到转子电路的变换器的控制。该变换器应当被认为仅处理与控制有关的转差功率。达到的控制范围可以为该双输送机的同步转速上下约30％。与准备达到的大控制范围相比，该变换器或其输送装置的额定值是相当低的，这使得该双输送机的使用成为一种受重视的替代物。因此，同样，在需要大功率的电动机用途中，如果所述在同步转速附近的控制范围足够，那么该双输送机是一种当作电动机的令人感兴趣的替代物。
按照现有技术，双输送机的控制是通过尽可能精确地按模型建造该双输送机而实施的，而在该模型的基础上，变换器受到控制而实施该双输送机的目标。该双输送机模型极端复杂，并包括许多常常由双输送机特别确定的参数。这些待确定的参数例如包括双输送机的电感和电阻。应当注意，这些参数值是真实量的近似，它们可以随操作点而变化。此外，可靠模型的操作需要相当大的计算容量。
发明概述
本发明的目的是提供一种方法，该方法能避免上述缺点，并能利用不需要大的计算容量的简单方法而以可靠的方式来控制一台双输送机。此外，该方法可以使用一标准的标量控制的变频器来控制双输送机。这是利用在独立的权利要求中的特征描述部分中公开的方法而达到的。本发明的优选实施例公开于从属权利要求中。
本发明是以将标准的标量控制的变频器用于控制双输送机的思想为基础的。该双输送机的变频器通常通过给其一个频率参考值来控制，按照该参考值，变频器产生作为其输出的所述频率的电压。在一典型的标量控制的变频器中，与提高频率相关，输出电压的幅度同时增大。此外，Ir补偿施加在该标量控制的变频器的输入上，该Ir补偿用于常规的电动机驱动中来增大低频处的磁化强度并因而增大转矩，该转矩由于定子阻力的影响而减小。在本发明的方法中，这些变频器输入这样使用，使得代替一正常频率参考值而输入一转差频率参考值，而通常应用于Ir补偿的控制用于控制该双输送机的无功功率。
本发明方法的一个优点是，当控制双输送机时，该方法简单而又可靠。按照本发明，该双输送机的可测量参数不必已知，因此该方法可用于各种类型的双输送机。
附图简述
下面参照附图联系优选实施例更详细地描述本发明，附图中：
图1表示一种其中使用本发明方法的驱动装置整体图；以及
图2表示实施本发明方法的框图。
发明详述
图1在原理上表示一种双输送机是怎样连接到电网上的和实施本发明方法的设备是怎样与其它设备发生关系的。该双输送机的定子2直接连接在电网4上。双输送机的转子3转过来通过滑环连接在变频器的输出上。变频器5向转子提供控制双输送机用的所要的磁化强度。图1也示出起动该双输送电动机所需的起动电阻器6和预定过滤变频器电压的滤波器7。当该电动机已获得可控范围的转速后，起动电阻器与转子电路分离，其后变频器用于转速控制。
给转子3输送的变频器5连接在电网4上。取决于操作点，该双输送机或者通过定子从电网输入电，或者往回向电网供电。为了使电能沿两个方向通过变频器，变频器应当设置一双向输送桥。
在本发明的方法中，标量控制的变频器与控制电路一起控制，使得控制电路8产生一个用于变频器的频率参考值fref和一个Ir补偿参考值Irref。第一个值在本发明的方法中用于在所要的双输送机的转动转速的基础上控制转子滑动频率，而第二个值用于在无功功率参考值的基础上控制由双输送机产生的无功功率量。控制电路6的其它输入值包括被测量的负载功率Pact和无功功率Qact及双输送机的测定的转速nact。转动转速数据通常用一个转动转速传感器9之类从双输送机的转子产生。功率和无功功率转过来是用测定机构10通过简单测量的电网电压和电流来测定的，并从其计算所述功率。
图2更详细地表示实施本发明的图1方法的控制电路的方框8的内容。在图2的控制电路中，输入是上述功率Pact、无功功率Qact、转动转速nact和转动转速参考值nref。在下面，将特别联系双输送电动机驱动来描述图2和本发明的方法。
按照本发明的方法，电动机的轴功率Pact除以由分隔机构21测定的电动机转动转速nact，从而以本质上已知的方式获得电动机的转矩T。从给予电动机的转速参考值nref减去用减法机构22测定的转动转速而得到转速中的差值en。该差值en外加到转速控制器23上而得到转矩参考值Tref。转速控制器23有利地为PI控制型。
从产生的转矩参考值Tref用减法机构24减去作用在电动机轴上的转矩T而获得转矩差值eT。该差值eT进一步外加在转矩控制器25的输入上，由此从转矩控制器获得转矩频率fT。在此处称为转矩频率的量的目的是产生一个需要的转矩，从而沿同一方向和同步地保持定子和转子的磁通量。转矩控制器25有利地为P控制型。
在投产该装置时，该双输送机在此情况下为电动机的极对数p被输入电动机的控制电路。在图2中该极对数给出为预设的参数26。该极对数指电动机的极对的数目因而是电动机的机械频率和电频率之间的比例。同样，一个被输入该控制电路的第二参数27为应当给出以保证控制操作的电网频率fnetwork(f电网)。其次，为了简化投产，也可以在实施该方法的装置内设置一个测定控制电路的电网频率的频率测定单元。
按照本发明的方法，被测定的实际转动转速nact和极对数p用乘法机构28相乘，由此可以计算电动机的电频率fact。按照该方法，用减法机构29从给出的电网频率fnetwork减去电动机的电频率fact而得到基本频率fbasic(f基本)。
其次，按照本发明，基本频率fbasic和转矩频率ftorque(f转矩)用加法机构相加而得到频率参考值fref，利用该值可以控制该标量控制的变频器。
用简单的方式，上述控制电路的操作如下：最初假定存在平衡，其中电动机的转动转速对应于转速参考值，由此差值en和基本频率fbasic为零。当测定的转矩T变化(例如减小)时，差值eT增大。这转过来导致增大的转矩频率fT和同时增大频率参考值fT。这意味着转差频率即定子和转子的磁通量之间的频率差减小，由此也减小了产生的转矩。
这样，因为轴转矩减小，转速nact往往会增大。这使基本频率fbasic增大，后者通过加法器30对频率差有一直接的增大影响。同时，转速的变化影响转速控制器23的输出，使得转矩差Tref变化。于是控制电路找到新的平衡，其中被产生的转矩对应于所需的负荷转矩，而转速对应于转速参考值。
按照本发明，还产生一个变频器用的Ir补偿参考值，其目的是控制由电动机产生的无功功率。如上所述，电动机的无功功率Qref是从电网测量的。从该值用减法机构31减去无功功率的参考值Qref而得到无功功率的差值eQ。该差值施加到无功功率控制器31上(后者有利地是PI控制器)而获得一个Ir补偿参考值Irref。该补偿参考值速变频器或者增大或者减小转子电流，从而影响磁化强度量。该磁化强度量转而又直接影响无功功率的产生。按照本发明的一个优选实施例，该无功功率参考值为零。在这种情况下，该电动机运转，使得它根本不产生任何无功功率。但是，在某些驱动装置中，希望产生一个给定的无功功率来稳定电网的操作。
应当理解，即使本发明的上述详细说明是结合双输送电动机进行的，然而本发明的方法也能够应用于发电机驱动装置。
该技术的专业人员显然清楚，本发明的基本思想可以用各种方法实施。因此，本发明及其实施例不限于上述例子而可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (8)

1.一种连接双输送机的方法，该双输送机包括一个连接在电网上的定子和一个通过一变换器连接在该电网上的转子，该方法包括下列步骤：
测定该双输送机的转动转速(nact)；
产生一个供该双输送机用的转动转速参考值(nref)；
测量电网电压；
测量电网电流；以及
根据电网电压和电流计算电网有功功率(Pact)和无功功率(Qact)；
其特征在于，该方法还包括下列步骤：
在有功功率(Pact)和转动转速(nact)的基础上计算该双输送机的轴转矩(T)；
在测得的双输送机的转动转速(nact)、转动转速参考值(nref)和轴转矩(T)的基础上用一控制电路产生供该变换器用的频率参考值(fref)，该双输送机的极对数和电网频率是已知的；
产生供该双输送机用的无功功率参考值(Qref)；
在无功功率参考值(Qref)和无功功率(Qact)基础上利用该控制电路产生供该变换器用的Ir补偿参考值(Irref)；以及
在产生的频率参考值(fref)和Ir补偿参考值(Irref)的基础上控制该标量控制的变换器，以产生供该双输送机的转子用的电压。
2.一种如权利要求1中所述的方法，其特征在于，双输送机轴转矩的计算包括一个用转动转速(nact)来除有功功率(Pact)而获得转矩(T)的步骤。
3.一种如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，频率参考值(fref)的产生包括以下步骤：
从转动转速参考值(nref)减去双输送机转动转速(nact)而得到一转速差值(en)；
向转速控制器(23)输送转速差值(en)而得到一转矩参考值(Tref)；
从转矩参考值(Tref)减去双输送机轴转矩(T)而得到一转矩差值(eT)；
将该转矩差值(eT)输送到转矩控制器(25)而得到一转矩频率(fT)；
使双输送机转动转速(nact)和极对数(P)相乘而得到该双输送机的电频率(fact)；
从电网频率(fnetwork)减去双输送机的电频率(fact)而得到基本频率(fbasic)；以及
使该基本频率(fbasic)和转矩频率(fT)相加而得到频率参考值(fref)。
4.一种如权利要求1、2或3中所述的方法，其特征在于，该Ir补偿参考值的产生包括以下步骤：
从电网有功功率(Qact)减去无功功率参考值(Qref)而得到无功功率差值(eQ)；
向无功功率控制器(32)输送无功功率差值(eQ)而得到Ir补偿参考值(Ircomp)。
5.一种如上述权利要求1～4中任何一项所述的方法，其特征在于，该Ir补偿参考值用于控制该双输送机的无功功率。
6.一种如上述权利要求1～5中任何一项所述的方法，其特征在于，该转速控制器(23)是一种PI控制器。
7.一种如上述权利要求1～5中任何一项所述的方法，其特征在于，该转矩控制器(25)是一种P控制器。
8.一种如上述权利要求1～5中任何一项所述的方法，其特征在于，该无功功率控制器(32)是一种PI控制器。
CNB2004800007109A 2003-05-27 2004-05-26 控制双输送机的方法 Expired - Lifetime CN100359798C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20030798 2003-05-27
FI20030798A FI115874B (fi) 2003-05-27 2003-05-27 Menetelmä kaksoissyöttöisen koneen säätämiseksi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1701504A true CN1701504A (zh) 2005-11-23
CN100359798C CN100359798C (zh) 2008-01-02

Family

ID=8566169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800007109A Expired - Lifetime CN100359798C (zh) 2003-05-27 2004-05-26 控制双输送机的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7023160B2 (zh)
EP (1) EP1543608A1 (zh)
CN (1) CN100359798C (zh)
FI (1) FI115874B (zh)
WO (1) WO2004107556A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101680428B (zh) * 2007-04-30 2012-05-09 维斯塔斯风力系统有限公司 具有对于变化的转子速度受到补偿的双馈感应发电机的可变速度风力涡轮机

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502004008691D1 (de) 2004-08-27 2009-01-29 Woodward Seg Gmbh & Co Kg Leistungsregelung für Drehfeldmaschinen
WO2007044913A2 (en) * 2005-10-11 2007-04-19 Sunrise Medical Hhg Inc. Wheelchair with motor speed and torque control
CN101401294B (zh) 2006-03-17 2013-04-17 英捷电力技术有限公司 具有激励器设备和不连接至电网的功率变换器的变速风机
US7425771B2 (en) 2006-03-17 2008-09-16 Ingeteam S.A. Variable speed wind turbine having an exciter machine and a power converter not connected to the grid
US7622815B2 (en) 2006-12-29 2009-11-24 Ingeteam Energy, S.A. Low voltage ride through system for a variable speed wind turbine having an exciter machine and a power converter not connected to the grid
TW201034343A (en) 2009-01-16 2010-09-16 Matthew B Jore Segmented stator for an axial field device
US9154024B2 (en) 2010-06-02 2015-10-06 Boulder Wind Power, Inc. Systems and methods for improved direct drive generators
US9092831B2 (en) 2011-07-07 2015-07-28 Energy Intelligence, Inc. Method and system for energy recapture
US8339019B1 (en) 2012-07-30 2012-12-25 Boulder Wind Power, Inc. Structure for an electromagnetic machine having compression and tension members
US8736133B1 (en) 2013-03-14 2014-05-27 Boulder Wind Power, Inc. Methods and apparatus for overlapping windings
US8941961B2 (en) 2013-03-14 2015-01-27 Boulder Wind Power, Inc. Methods and apparatus for protection in a multi-phase machine
CN104518520B (zh) * 2013-09-30 2017-10-10 西门子公司 可再生能源驱动的发电单元的控制方法及装置
US10177620B2 (en) 2014-05-05 2019-01-08 Boulder Wind Power, Inc. Methods and apparatus for segmenting a machine
GB2530293B (en) 2014-09-17 2017-08-02 Nidec Control Techniques Ltd Method of controlling a power output of an inverter drive
US11545920B2 (en) 2021-01-12 2023-01-03 General Electric Renovables Espana, S.L. System and methods to address drive train damper oscillations in a grid forming power generating asset

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB281076A (en) 1926-11-10 1927-12-01 Thomas Evans Houghton Improvements in means for controlling the speed and power factor of alternating current slip ring induction motors
GB460364A (en) 1935-06-21 1937-01-21 James Francis Gill Improved means for obtaining variable speed control and/or power factor correction with asynchronous induction motors
US3911340A (en) * 1973-10-01 1975-10-07 Gen Electric Method and apparatus for automatic IR compensation
US4453116A (en) * 1983-10-05 1984-06-05 General Electric Company Scalar decoupled control for an induction machine using current control
US4982147A (en) * 1989-01-30 1991-01-01 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Power factor motor control system
US5028804A (en) * 1989-06-30 1991-07-02 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Brushless doubly-fed generator control system
US5239251A (en) * 1989-06-30 1993-08-24 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Brushless doubly-fed motor control system
US5083039B1 (en) * 1991-02-01 1999-11-16 Zond Energy Systems Inc Variable speed wind turbine
WO1992015148A1 (en) * 1991-02-22 1992-09-03 U.S. Windpower, Inc. Four quadrant motor controller
US5798631A (en) * 1995-10-02 1998-08-25 The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Performance optimization controller and control method for doubly-fed machines
US6600240B2 (en) * 1997-08-08 2003-07-29 General Electric Company Variable speed wind turbine generator
US6566764B2 (en) * 2000-05-23 2003-05-20 Vestas Wind Systems A/S, R&D Variable speed wind turbine having a matrix converter
US6448735B1 (en) * 2001-04-26 2002-09-10 Abb Automation Inc. Controller for a wound rotor slip ring induction machine
EP1436887A1 (en) * 2001-09-14 2004-07-14 Edwin A. Sweo Brushless doubly-fed induction machine control
US7015595B2 (en) * 2002-02-11 2006-03-21 Vestas Wind Systems A/S Variable speed wind turbine having a passive grid side rectifier with scalar power control and dependent pitch control

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101680428B (zh) * 2007-04-30 2012-05-09 维斯塔斯风力系统有限公司 具有对于变化的转子速度受到补偿的双馈感应发电机的可变速度风力涡轮机

Also Published As

Publication number Publication date
CN100359798C (zh) 2008-01-02
WO2004107556A1 (en) 2004-12-09
FI20030798A0 (fi) 2003-05-27
US7023160B2 (en) 2006-04-04
US20050189896A1 (en) 2005-09-01
FI20030798A (fi) 2004-11-28
EP1543608A1 (en) 2005-06-22
FI115874B (fi) 2005-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100359798C (zh) 控制双输送机的方法
US7193387B1 (en) System and method for motor speed estimation using hybrid model reference adaptive system
CN103187919B (zh) 一种永磁同步电机弱磁调速的系统和方法
CN102420561B (zh) 基于级联高压变频器无速度传感器矢量控制方法
EP2678937B1 (en) Method and system for controlling an electric motor with variable switching frequency at variable operating speeds
CN104481803A (zh) 一种风力发电系统追踪最大输出功率控制方法
CN110968969A (zh) 异步电机铁心损耗分析方法
Bose et al. A sensorless stator flux oriented vector controlled induction motor drive with neuro-fuzzy based performance enhancement
EP1771939A1 (en) Motor controller
US4881022A (en) Method and/or apparatus for controlling the motor speed of an electric AC motor and/or a method of determining torque
CN110677086B (zh) 一种异步电机运行效率优化方法及控制系统
CN116582048B (zh) 一种永磁同步电机的无位置传感器控制方法
CN102522942B (zh) 双馈风力发电机励磁控制方法
Sovicka et al. Current controller with slope compensation for a Switched Reluctance Motor
CA2327582A1 (en) Method and apparatus for indirectly measuring induction motor slip to establish speed control
Llor et al. Direct stator flux linkage control technique for a permanent magnet synchronous machine
Fort et al. The torque ripple reduction at the drive with the switched reluctance motor
RU2380821C2 (ru) Электропривод переменного тока
CN113472246B (zh) 一种行车自发电控制方法、控制装置及系统
Grantham et al. The dynamic characteristics of an isolated self-excited induction generator driven by a wind turbine
CN1179029A (zh) 控制电动机和电气设备的方法
CN118399812A (zh) 一种永磁同步电机的矢量控制方法
CN118137894A (zh) 一种无刷直流电机方波控制方法及系统
Yuan et al. A simple speed control method for small induction motors base on phase difference
EP4430276A1 (en) Adaptive control for synchronous downhole motors

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20181024

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB Switzerland Co.,Ltd.

Address before: Helsinki

Patentee before: ABB A/S

CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20080102