[发明专利]一种双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电控制技术领域，具体涉及一种双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法。

背景技术

随着我国并网风力发电机组的单机容量日益增大，以及大型风电场尤其是海上风电场的规划、建设和运行，风电机组将面临更恶劣的运行环境条件和更高的运行、维护成本，如何提高和保障风力发电机组的运行可靠性和安全性已经成为国内外工程界和学术界关注的焦点。并网风力发电机组的控制系统是一个综合性控制系统，包括风电机组主控制系统、变流器系统、变桨系统以及远程监控系统等。风电机组控制系统不仅要监视电网、风况和机组运行参数，对机组运行进行控制，而且还要根据自然风速与风向的随机变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。风力发电机组控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、设备的运行安全以及发电量的多少和发电质量。因此，为了保证电网和风电机组的安全性、稳定性和可靠性，提高风电机组控制系统的运行和测试的可靠性是保障机组稳定运行的关键。

双馈风电机组是目前风力发电系统中应用最为广泛的机型之一，其定子三相绕组接工频电网，转子绕组与幅值、频率、相位和相序均可调节的四象限变频器相连。通过双PWM变流器的解耦控制可以实现双馈风电机组有功和无功功率的解耦以及变速恒频发电。

双馈风电机组定子电压测量准确性和可靠性直接影响风电机组并网运行性能以及安全可靠稳定运行，双馈风电机组控制系统中获取定子电压的冗余信号，将提高双馈风电机组定子电压测量准确性和可靠性。目前，双馈风电机组控制系统中大多数传感器没有进行冗余设计，少数的有冗余设计的，都是利用硬件冗余的方法来确保传感器输出信号的正确性，然而如果采用硬件冗余设计方案，每一个信号都需要两个或更多个传感器进行测量，必然带来成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法，无需增加硬件设备，基于现有控制系统信号可以实现定子电压信号的冗余。

本发明的目的是通过下述技术方案实现：

双馈风电机组定子电压冗余信号的获取方法有一些步骤：

(1)电机工作时，双馈发电机定、转子绕组上的定、转子电流传感器测得定子电流信号I_{abc_s}和转子电流信号I_{abc_r}，发电机轴上的转速传感器测得转子的转速信号ω_r；

(2)将定子电流信号I_{abc_s}和转子电流信号I_{abc_r}变换到同步旋转坐标系下，获得同步旋转坐标系下的定子电流信号I_{dq_s}和转子电流信号I_{dq_r}；

(3)通过同步旋转坐标系下的定子电流信号I_{dq_s}、转子电流信号I_{dq_r}和转子的转速信号ω_r构造同步旋转坐标系下的定子电压观测信号

(4)将同步旋转坐标系下的定子电压观测信号逆变换到静止坐标轴系下，经过坐标变换得到的定子电压信号作为冗余电压信号输出。

步骤(3)中所述的变换，是将定子电流信号I_{abc_s}和转子电流信号I_{abc_r}经3/2相坐标变换从静止坐标系变换到同步旋转坐标系下，其中，三相静止坐标轴系变换到同步旋转坐标dq轴系的变化矩阵为C_abc/dq：