[实用新型]一种基于无刷双馈电机的控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机控制领域，尤其涉及一种用于独立发电系统的基于无刷双馈电机的控制装置。

背景技术

众所周知，有刷双馈电机具有电机控制简单、制造技术成熟等优点，因此，在变速恒频发电系统中广泛应用交流励磁有刷双馈电机。然而，对于独立发电系统应用来说，由于对发电电压的控制以及对发电频率的控制尤为重要，因此，上述的有刷双馈电机由于控制精度不高而无法适用于这种独立发电系统；另外，由于有刷双馈电机存在电刷，容易损坏，因此，如果使用在偏远的地方或者风力发电系统中，则极其难以维护。

为了克服上述问题，现在越来越多的场合中开始采用与有刷双馈电机性能相当的无刷双馈电机，这种无刷双馈电机省去了电刷和滑环结构，因此具有维护方便、控制精度高、性能更加可靠等优点。另外，由于无刷双馈电机的定子绕组可以双馈，因此当作为交流调速电机时，仅须控制绕组即可提供滑差功率，从而大大减小了调速电机中变频器的容量，降低了系统成本；而且，通过选择合适的定转子极数即可以使同步转速非常低，因此特别适合用于风力、水力发电等。

鉴于上述情况，在独立发电系统中也开始采用这种无刷双馈电机，因此，现在迫切需要研发一种用于应用在独立发电系统中的无刷双馈电机的控制装置。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种高性能、高控制精度、智能化的基于无刷双馈电机的控制装置，以精确控制采用无刷双馈电机的独立发电系统中控制绕组侧逆变器的输出电压和频率，进而控制独立电网的电压和频率。

本实用新型所述的一种基于无刷双馈电机的控制装置，所述无刷双馈电机用于包括控制绕组侧逆变器的独立发电系统，且该无刷双馈电机包括控制绕组和功率绕组，所述控制装置与所述控制绕组侧逆变器连接，所述控制装置包括：

电压外环控制器，其接收并将一外围输入的目标电网电压与一电网参考电压进行比较调节并输出一有功轴指令电流，其中，所述电网参考电压为通过一电压传感器采样到的三相电网反馈电压有效值的平均值；

与所述电压外环控制器的输出端连接的电流内环控制器，其一方面将所述有功轴指令电流与一有功轴反馈电流比较调节并输出一有功轴指令电压，另一方面接收并将一外围输入的无功轴指令电流与一无功轴反馈电流比较调节并输出一无功轴指令电压；

锁相环控制器，其一方面接收并将一外围输入的目标电网频率与一通过一频率传感器采样到的电网反馈频率累加转换为所述无刷双馈电机的机轴指令转速，并将该机轴指令转速与通过一转速传感器采样到的所述无刷双馈电机的机轴反馈转速进行比较调节并向所述控制绕组侧逆变器输出一电网指令频率，另一方面将所述电网指令频率转换为所述控制绕组侧逆变器的输出指令角度；

与所述电流内环控制器的输入端连接的三相-两相变换器，其根据所述锁相环控制器输出的所述控制绕组侧逆变器的输出指令角度，将通过一电流传感器采样到的三相所述控制绕组的反馈电流变换为所述有功轴反馈电流和无功轴反馈电流；以及

与所述电流内环控制器的输出端连接的两相-三相变换器，其根据所述锁相环控制器输出的所述控制绕组侧逆变器的输出指令角度，将所述有功轴指令电压和无功轴指令电压一起变换并向所述控制绕组侧逆变器输出三相电网指令电压。

在上述的基于无刷双馈电机的控制装置中，所述电压外环控制器包括依次连接的：

比较所述目标电网电压和电网参考电压的第一加法器；以及

对所述第一加法器输出的比较结果进行PI调节并输出所述有功轴指令电流的第一PI调节器。

在上述的基于无刷双馈电机的控制装置中，

所述电流内环控制器包括依次连接的：

与所述第一PI调节器的输出端相连并比较所述有功轴指令电流和有功轴反馈电流的第二加法器；以及

对所述第二加法器输出的比较结果进行PI调节并输出所述有功轴指令电压的第二PI调节器；

所述电流内环控制器还包括依次连接的：

比较所述无功轴指令电流和无功轴反馈电流的第三加法器；以及

对所述第三加法器输出的比较结果进行PI调节并输出所述无功轴指令电压的第三PI调节器。

在上述的基于无刷双馈电机的控制装置中，

所述锁相环控制器包括：

将所述目标电网频率转换为目标电网角速度的第一乘法器；

将所述电网反馈频率转换为电网反馈角速度的第四乘法器；

所述锁相环控制器还包括依次连接的：

与所述第一乘法器以及第四乘法器的输出端相连并累加所述目标电网角速度和电网反馈角速度的第四加法器；