[发明专利]多定子机器的控制布置

说明书

本发明公开了执行多定子机器的容错控制的方法，多定子机器包括用于多个定子中的每一个的频率转换器，以及用于每个频率转换器的控制器，所述方法包括以下步骤：将与其定子有关的测量电流值和基准电流值分别提供给每个控制器；基于由每个控制器接收的测量电流值与基准电流值的比较来生成补偿电流值；监视频率转换器以检测频率转换器中的开路故障的发生；如果发生开路故障，则在控制器之间交换补偿电流值；以及基于测量电流值和从其他控制器交换的补偿电流值来计算用于控制器的变换级的电压基准。

技术领域

本发明描述多定子机器的控制布置；用于多定子机器中的定子的频率转换器的频率转换器控制器的电流控制模块；以及执行多定子机器的容错控制的方法。

背景技术

在永磁体同步发电机（PMSG）中，由永磁体提供激励场，并且在定子中感生的电压的频率与转子轮毂的旋转速率直接有关。由于其性能可靠性，PMSG通常是用于近海风能应用的发电机选择。定子可以实现为具有隔离的中性点的多定子机器，其中每个定子绕组承载多个相（通常为三个）。多定子机器可以是优选的，以便在诸如近海风力电厂的需求应用中实现容错。

为了将PMSG的可变频率转换为恒定的电网频率，发电机侧的频率转换器和电网侧的频率转换器可以在由DC链路连结的背对背布置中使用。频率转换器通常实现为频率开关的布置，诸如隔离栅双极型晶体管（IGBT），这是因为它们以快的切换频率切换高压的能力。无切换IGBT——功率开关晶体管中的开路故障的结果——是PMSG风力涡轮机中功率转换器断供的主要原因之一。在功率开关失效时，相应的发电机相电流变得失真或不稳定，导致扭矩纹波的显著增加。虽然微量的扭矩纹波是可接受的并且实际上在PMSG的正常无故障或“健康”操作期间甚至是不可避免的，但是在故障之后发展的显著较高水平的扭矩纹波造成振动，这可能对发电机或其他组件造成实际损害。

多相PMSG风力涡轮发电机的优点之一在于其即使在其发电机侧转换器中具有一个或多个开路故障时仍然继续操作的能力。在具有多个隔离中性点的多定子PMSG的情况下，合适的绕组（即，所有相）通常停止运行。然而，这导致功率输出的显著降低，以及相应的收益损失。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供应对上述类型的机器中的开路故障的改进的方式。

这一目的通过本申请一个实施例的控制布置；通过本申请另一个实施例的电流控制模块；通过本申请另一个实施例的多定子机器；以及通过本申请另一个实施例的执行多定子机器的容错控制的方法，来实现。

创造性的控制布置意图用于多定子机器中，该多定子机器包括用于所述多个定子中的每一个的频率转换器以及用于每个频率转换器的频率转换器控制器。频率转换器控制器的目的在于基于与该定子有关的输入信号（输入基准、性能参数等）来生成用于该频率转换器的控制信号。根据本发明，每个控制器被实现为接收用于该定子的经测量电流值和基准电流值，并且如果在频率转换器的一个或多个中发生开路故障，则基于电流值和基准电流值来生成用于控制布置的另一等同频率转换器控制器的电流控制模块的补偿电流值。为此，控制器被实现为如果发生开路故障则交换补偿电流值。换言之，每个电流控制模块生成用于另一电流控制模块的补偿电流值，并且从另一电流控制模块接收补偿电流值。由此基于所接收的电流值和所接收的补偿电流值来计算用于控制器的后续变换级的电压基准。

频率转换器应理解为包括多定子机器的发电机侧转换器。如本领域技术人员将知道的，这样的多定子机器与电网之间的频率转换通常由通过DC链路连接在一起的发电机侧转换器与电网侧转换器来实现。