變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)研究代洪濤,鄒秋瀅,林成武(沈陽工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧沈陽110023)本控制技術(shù)。 315:A變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)是集空氣動力、電機(jī)制造、液壓傳動、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為一體的新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。該種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心技術(shù)是基于電力電子和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此本文對VSCF雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)及其相應(yīng)的控制技術(shù)進(jìn)行了研究,并給出了部分;8XC196MC的微機(jī)控制系統(tǒng)如所示。主要由8XC196MC芯片,PC機(jī)通信模塊,PWM信號驅(qū)動及隔離模塊,傳感器輸出信號處理模塊,狀態(tài)監(jiān)控及故障處理模塊,顯示、鍵盤模塊及繼電器控制模塊等組成。 在低于同步速時,波形發(fā)生器WG直接輸出三相6路互補(bǔ)的PWM控制信號,經(jīng)IR2132模塊AAAAAAA\八八八亞同步速同步:超同步速同步速過渡時轉(zhuǎn)子饋入的交流勵磁電流波形Fig.4Wavformofrotorcurrent驅(qū)動控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的變流器I,產(chǎn)生相應(yīng)頻率、幅值的勵磁電流。在同步速附近和超同步速一小段速度范圍內(nèi),為做到系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行且讓饋入反相序的勵磁電流平滑連續(xù),則可向轉(zhuǎn)子饋入超低頻的交流電,也可饋入直流電。在超同步速時,轉(zhuǎn)子發(fā)出的電勢經(jīng)升壓斬波,由變流器逆變回饋入電網(wǎng)。 3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1變速恒頻控制根據(jù)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率,使雙饋發(fā)電機(jī)輸出的電壓頻率與電網(wǎng)保持一致,即恒頻控制。的控制系統(tǒng)采用LMA- 200BM-C05E光電編碼器,每轉(zhuǎn)輸出2 000個脈沖信號,若電機(jī)的極對數(shù)2,定子電壓頻率fi=50Hz,kp是單片機(jī)計(jì)數(shù)器在每10ms所記入的矩形脈沖數(shù),則轉(zhuǎn)子勵磁電流頻率f2與kp的數(shù)學(xué)關(guān)系為◎低于同步速時饋入轉(zhuǎn)子的。電流頻率為。nk 2)超同步速時饋入轉(zhuǎn)子的電流頻率為是雙饋發(fā)電機(jī)低于同步速運(yùn)行,并且輸出電壓開環(huán)控制時,轉(zhuǎn)子電流頻率隨轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的波形,實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)的變速恒頻控制。 3.2三態(tài)轉(zhuǎn)換控制VSCF雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在亞同步速、同步速以及超同步速相互轉(zhuǎn)換時,不但要改變轉(zhuǎn)子勵磁電流的相序,而且在同步速附近饋入的勵磁電流是超低頻的交流電,因此增加了控制的難度。為在同步速附近饋入交流勵磁時轉(zhuǎn)子電流波形,基本上做到了使轉(zhuǎn)子勵磁電流平滑連續(xù)過渡。 3.3并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)分析VSCF雙饋發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時,需使發(fā)電機(jī)定子側(cè)發(fā)電電壓與電網(wǎng)電壓嚴(yán)格做到同頻率同相位同幅值,否則將產(chǎn)生嚴(yán)重的危害后果。是并網(wǎng)前后,發(fā)電機(jī)定子側(cè)的電壓電流波形圖,上半部分為電壓波形,下半部分為電流波形。左半部分為并網(wǎng)前電壓、電流波形,右半部分為并網(wǎng)后電壓、電流波形。由可見,由于并網(wǎng)后有功功率沒有閉環(huán)控制,因而電流波形出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。 4結(jié)論本文采用8XC196MC單片機(jī)為控制核心的變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng),對變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本控制技術(shù)進(jìn)行了研究。實(shí)現(xiàn)了變速恒頻運(yùn)行;亞同步速、同步速和超同步速三種運(yùn)行狀態(tài)的平滑轉(zhuǎn)換和并網(wǎng)控制。實(shí)驗(yàn)表明,本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理的,并為雙向變流和在不同運(yùn)行狀態(tài)下的有功功率調(diào)節(jié)及相應(yīng)控制策略的研究打下基礎(chǔ)。