风力发电机组多绕组发电机的控制方法、装置及电子设备与流程

allin2024-07-07  100



1.本公开涉及风力发电技术领域,具体涉及一种风力发电机组多绕组发电机的控制方法、装置及电子设备。


背景技术:

2.随着科技的进步,风力发电越来越广泛,适用范围也越来越广,风力发电机组也越来越倾向于使用较高功率。
3.相关技术中,可以通过增加大功率风电机组机侧变流器与发电机之间的电抗器电感值和提高机侧变流器中直接并联的igbt数量来实现。若机侧变流器数量较多,多个机侧变流器之间运行电磁脉冲和波形可能不同步,可能会造成多绕组发电机内部电磁力矩和旋转磁场的受力不均,从而引起发电机转子震动,严重情况下会引起发电机和风电机组之间的震动,引发故障停机。由此,如何提高大功率多绕组发电机稳定运行控制的稳定性,成为当前亟待解决的问题。


技术实现要素:

4.本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.本公开第一方面实施例提出了一种风力发电机组多绕组发电机的控制方法,包括:
6.获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号,其中,所述多绕组发电机中每个绕组至少连接一个机侧变流器;
7.将所述转速信号发送给主控系统,以获取所述主控系统返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数;
8.根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;
9.根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;
10.根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号;
11.基于时钟信号对每个所述机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个所述机侧变流器进行控制。
12.可选的,所述多绕组发电机中每个绕组至少连接一个机侧变流器,包括:
13.根据所述多绕组发电机的总额定功率及绕组的数量,确定每个所述绕组对应的额定功率;
14.根据每个所述绕组对应的额定功率及机侧变流器的额定功率,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的数量。
15.可选的,所述根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定
每个绕组对应的电磁转矩参数,包括:
16.在任一绕组连接的机侧变流器发生故障的情况下,将所述绕组的数量进行更新,以获取更新后的绕组数量;
17.根据所述更新后的绕组数量及所述总电磁转矩参数,确定每个绕组对应的电磁转矩参数。
18.可选的,在所述根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号之前,还包括:
19.基于参考时钟信号,对载波信号进行同步。
20.可选的,所述根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号,包括:
21.基于每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号的差值,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号。
22.本公开第二方面实施例提出了一种风力发电机组多绕组发电机的控制系统,包括:
23.风机、多绕组发电机、机侧变流器、网侧变流器、机侧变流器控制器、机侧变流器协调控制器;
24.其中,所述风机与所述多绕组发电机连接;
25.所述多绕组发电机中每个绕组连接至少一个机侧变流器,每个所述机侧变流器与所述网侧变流器连接,每个所述网侧变流器与电网相连;
26.每个所述机侧变流器与机侧变流器控制器对应连接,每个所述机侧变流器控制器与所述机侧变流器协调控制器连接;
27.其中,所述机侧变流器协调控制器中的信号采集滤波模块,用于获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;
28.所述机侧变流器协调控制器中的信号变换分配模块,用于将所述转速信号发送至主控指令接收模块;
29.所述机侧变流器协调控制器中的转矩计算分配模块,用于接收所述主控指令接收模块返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数,并根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;
30.所述机侧变流器协调控制器中的调制波计算模块,用于根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;
31.所述机侧变流器协调控制器中的载波生成模块,用于实时生成载波信号;
32.所述机侧变流器协调控制器中的高速通信模块,用于提供时钟信号;
33.所述机侧变流器协调控制器中的调制波载波比较模块,用于根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号,并根据所述高速通信模块提供的时钟信号,对所述驱动信号进行同步;
34.所述机侧变流器控制器中的igbt驱动模块,用于根据同步后的驱动信号对机侧变流器进行控制。
35.本公开第三方面实施例提出了一种风力发电机组多绕组发电机的控制装置,包括:
36.获取模块,用于获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;
37.发送模块,用于将所述转速信号发送给主控系统,以获取所述主控系统返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数;
38.第一确定模块,用于根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;
39.第二确定模块,用于根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;
40.第三确定模块,用于根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号;
41.控制模块,用于基于时钟信号对每个所述机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个所述机侧变流器进行控制。
42.本公开第四方面实施例提出了一种电子设备,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时,实现如本公开第一方面实施例提出的风力发电机组多绕组发电机的控制方法。
43.本公开第五方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例提出的风力发电机组多绕组发电机的控制方法。
44.本公开第六方面实施例提出了一种计算机程序产品,当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时,执行本公开第一方面实施例提出的风力发电机组多绕组发电机的控制方法。
45.本公开提供的风力发电机组多绕组发电机的控制方法、装置及电子设备,可以先获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;将所述转速信号发送给主控系统,以获取所述主控系统返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数;根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号;基于时钟信号对每个所述机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个所述机侧变流器进行控制。由此,通过基准时钟信号,可以使得所有机侧变流器控制器中载波信号实时同步,从而可以使得多绕组发电机组中不同定子绕组产生的电磁场与转子磁场之间的电磁力矩尽量保持同相位同频率,从而避免了发电机定子绕组和转子之间的电磁力矩为矢量和造成的力矩不均所引起的发电机振动,进一步提高了多绕组风力发电机组运行的稳定性。
46.本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本公开的实践了解到。
附图说明
47.图1为本公开另一实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制方法的流程示意图;
48.图2为本公开另一实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制方法的流程示意图;
49.图2a为本公开一实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制方法下的转矩示意图;
50.图3为本公开一实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制系统示意图;
51.图3a为本公开另一实施例所提供的机侧变流器协调控制器的结构示意图;
52.图4为本公开另一实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制装置的结构示意图
53.图5示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。
具体实施方式
54.下面详细描述本公开的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本公开,而不能理解为对本公开的限制。
55.下面参考附图描述本公开实施例的风力发电机组多绕组发电机的控制方法、装置及电子设备。
56.本公开实施例的风力发电机组多绕组发电机的控制方法,可由本公开实施例提供的风力发电机组多绕组发电机的控制装置执行,该装置可配置于电子设备中。
57.为方便说明,可以将风力发电机组多绕组发电机的控制装置,简记为“控制装置”,本公开对此不做限定。
58.图1为本公开实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制方法的流程示意图。
59.如图1所示,该风力发电机组多绕组发电机的控制方法可以包括以下步骤:
60.步骤101,获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号。
61.其中,可以在风力发电机组中的多绕组发电机处设置转速传感器,以采集该多绕组发电机的转速信号;在多绕组发电机的每个绕组处设置电压传感器以采集每个绕组的电压信号;在多绕组发电机的每个绕组处设置电流传感器,以采集每个绕组的电流信号。之后可以通过接收转速传感器、电压传感器、电流传感器发送的转速信号、电压信号、电流信号,以获取到多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号等。本公开对此不做限定。
62.可选的,本公开的执行主体可以为控制装置,或者也可以为风力发电机组多绕组发电机的控制系统中的机侧变流器协调控制器等等,本公开对此不做限定。
63.步骤102,将转速信号发送给主控系统,以获取主控系统返回的多绕组发电机对应的总电磁转矩参数。
64.其中,主控系统,可以为任意版本或格式的控制系统,本公开对此不做限定。
65.可以理解的是,主控系统在接收到转速信号后,通过对转速信号进行处理,可以确定该多绕组发电机对应的总电磁转矩参数,本公开对主控系统根据转速信号确定总电磁转矩参数的方式不做限定。
66.步骤103,根据总电磁转矩参数及多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数。
67.其中,可以利用多绕组发电机中个绕组的数量,对总电磁转矩参数进行均值处理,所得均值结果即为每个绕组对应的电磁转矩。
68.举例来说,多绕组发电机的总电磁转矩参数为3t,多绕组发电机中绕组的数量为3,那么可以确定每个绕组对应的电磁转矩参数为t。本公开对此不做限定。
69.步骤104,根据每个绕组对应的电压信号及电流信号以及电磁转矩参数,确定每个绕组对应的调制波信号。
70.其中,可以通过利用矢量控制理论,以每个绕组对应的电磁转矩参数为目标,对每个绕组对应的电压信号及电流信号进行处理,从而生成每个绕组对应的调制波信号。
71.需要说明的是,可以采用任何可取的方式,以根据每个绕组对应的电压信号、电流信号及电磁转矩参数,确定每个绕组对应的调制波信号,本公开对此不做限定。
72.步骤105,根据每个绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个绕组对应的机侧变流器的驱动信号。
73.其中,可以将每个绕组对应的调制波信号及载波信号进行处理,以确定每个绕组对应的机侧变流器的驱动信号。
74.可选的,可以将每个绕组对应的调制波信号及载波信号进行比较,所得差值结果即为每个绕组对应的机侧变流器的驱动信号;或者,还可以将每个绕组对应的调制波信号及载波信号差值的任意整数倍对应的信号,确定为每个绕组对应的机侧变流器的驱动信号等等,本公开对此不做限定。
75.可以理解的是,每个绕组对应的机侧变流器,可以为一个,或者也可以为多个等等。本公开对此不做限定。
76.可选的,可以根据多绕组发电机的总额定功率及绕组的数量,确定每个绕组对应的额定功率,之后根据每个绕组对应的额定功率及机侧变流器的额定功率,确定每个绕组对应的机侧变流器的数量。
77.比如,多绕组发电机的总额定功率为6p,绕组的数量为3,3个绕组可以均分多绕组发电机的总额定功率6p,每个绕组对应的额定功率为2p。若机侧变流器1的额定功率为p,则每个绕组对应的机侧变流器1的数量可以为2,即每个绕组对应的机侧变流器的数量相同。或者每个绕组对应的机侧变流器的数量也可以不同。比如,绕组1对应的机侧变流器 1的数量可以为2,绕组对应的机侧变流器2的额定功率为2p,则数量为1;绕组3对应的机侧变流器1的数量可以为2。
78.需要说明的是,上述示例只是示意性说明,不能作为对本公开实施例中每个绕组对应的机侧变流器的数量等的限定。
79.可选的,可以基于任一时钟信号对每个绕组对应的载波信号进行同步校正,使载波信号保持相位同步频率同步。本公开对此不做限定。
80.步骤106,基于时钟信号对每个机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个机侧变流器进行控制。
81.其中,可以基于同一基准时钟信号,对每个机侧变流器中的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)驱动信号进行同步校正,之后可以将同步校
正后的驱动信号进行整形放大后,利用整形放大后的驱动信号对各个机侧变流器进行控制。从而,本公开实施例中,多个机侧变流器之间运行电磁脉冲和波形可以保持同步,从而可以避免多绕组发电机内部电磁力矩和旋转磁场的受力不均,尽量减少发电机转子震动,从而保证了风力发电机组的稳定运行。
82.本公开实施例,可以先获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号,之后将转速信号发送给主控系统,以获取主控系统返回的多绕组发电机对应的总电磁转矩参数,再根据总电磁转矩参数及多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数,之后可以根据每个绕组对应的电压信号及电流信号以及电磁转矩参数,确定每个绕组对应的调制波信号,再根据每个绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个绕组对应的机侧变流器的驱动信号,之后可以基于时钟信号对每个机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个机侧变流器进行控制。由此,通过基准时钟信号,可以使得所有机侧变流器控制器中igbt驱动信号实时同步,从而可以使得多绕组发电机组中不同定子绕组产生的电磁场与转子磁场之间的电磁力矩尽量保持同相位同频率,从而避免了发电机定子绕组和转子之间的电磁力矩为矢量和造成的力矩不均所引起的发电机振动,进一步提高了多绕组风力发电机组运行的稳定性。
83.图2为本公开实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制方法的流程示意图。
84.如图2所示,该风力发电机组多绕组发电机的控制方法可以包括以下步骤:
85.步骤201,获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号。
86.其中,可以先获取到多绕组发电机的初始转速信号、每个绕组对应的初始电压信号及初始电流信号之后,可以先对初始转速信号、初始电压信号、初始电流信号进行滤波处理,之后可以根据控制、保护等功能需求,将滤波后的转速信号、电压信号、电流信号进行调质,以生成多绕组发电机当前的转速信号、每个绕组对应的电压信号及电流信号等等,本公开对此不做限定。
87.步骤202,将转速信号发送给主控系统,以获取主控系统返回的多绕组发电机对应的总电磁转矩参数。
88.需要说明的是,步骤201和步骤202的具体内容及实现方式,可以参照本公开其他各实施例的说明,此处不再赘述。
89.步骤203,在任一绕组连接的机侧变流器发生故障的情况下,将绕组的数量进行更新,以获取更新后的绕组数量。
90.其中,若任一机侧变流器发生故障,可以将该任一机侧变流器进行停机处理,之后可以认为与该任一机侧变流器连接的绕组无法维持正常运转,可以将该绕组进行去除。对于剩余绕组来说,若剩余每个绕组连接的机侧变流器均正常运行,可以认为剩余每个绕组均为可正常运转的绕组,可以将剩余绕组的数量确定为更新后的绕组数量。
91.举例来说,若多绕组发电机自身原有的绕组数量为3,若其中绕组3连接的机侧变流器发生故障,则可以确定该绕组可能无法正常维持风力发电机组的运行,此时可以对绕组的数量进行更新,更新后的绕组数量为2。或者,若多绕组发电机自身原有的绕组数量为
6,若其中绕组1和绕组5连接的机侧变流器发生故障,可以对绕组的数量进行更新,更新后的绕组数量为4,这4个绕组均可以正常运转。本公开对此不做限定。
92.步骤204,根据更新后的绕组数量及总电磁转矩参数,确定每个绕组对应的电磁转矩参数。
93.其中,更新后的绕组对应的机侧变流器均可正常工作,故可以通过更新后的各个绕组来分担多绕组发电机的总电磁转矩。
94.举例来说,多绕组发电机自身原有的绕组数量为6,其中绕组1连接的机侧变流器1 和绕组3连接的机侧变流器2均发生故障,则可以对绕组数量进行更新,更新后的绕组数量为4。若多绕组发电机的总电磁转矩为6t,那么更新后的绕组,也即绕组2、绕组4、绕组5和绕组6,每个绕组对应的电磁转矩为1.5t。
95.需要说明的是,上述示例只是示意性说明,不能作为对本公开实施例中更新后的绕组数量、每个绕组对应的电磁转矩等的限定。可选的,若任一绕组连接的机侧变流器的数量为多个,若其中任一机侧变流器发生故障,可以将该任一机侧变流器进行停机,将该任一绕组连接的其余机侧变流器对该绕组对应的电磁转矩进行均分。由于,任一绕组并联多个机侧变流器,这多个机侧变流器的电流值为该任一绕组的电流值的平均值,电压值为该任一绕组的电压值。之后可以根据每个绕组的电磁转矩、每个绕组连接的各个机侧变流器的电压值、电流值,生成每个机侧变流器的调制波信号。
96.可选的,若任一绕组连接的多个机侧变流器均出现故障,则可以认为该绕组无法运转,此时可以利用其余正常运转的绕组,共同承担多绕组发电机的总电磁转矩和总功率。
97.需要说明的是,上述示例只是示意性说明,不能作为对本公开实施例中每个机侧变流器的调制波信号的限定。
98.步骤205,根据每个绕组对应的电压信号及电流信号以及电磁转矩参数,确定每个绕组对应的调制波信号。
99.步骤206,基于每个绕组对应的调制波信号及载波信号的差值,确定每个绕组对应的机侧变流器的驱动信号。
100.步骤207,基于时钟信号对每个机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个机侧变流器进行控制。
101.需要说明的是,步骤205至步骤207的具体内容及实现方式,可以参照本公开其他各实施例的说明,此处不再赘述。
102.需要说明的是,本公开提供的风力发电机组多绕组发电机的控制方法,可以适用于任意多绕组发电机的控制场景中,本公开对此不做限定。
103.图2a为引入本公开提供的风力发电机组多绕组发电机的控制方法下的各绕组的电磁转矩示意图。由图2a可知,图中实线为绕组1的电磁力矩、虚线为绕组2的电磁力矩,不同绕组中的电磁力矩相位完全相同,这样,不同定子绕组产生的旋转磁场与电磁力矩完全同步,不同绕组磁场与转子磁场之间的电磁力矩只是代数相加,互不影响其他绕组与转子的受力情况,很好的避免了不同定子绕组旋转电磁场与转子磁场的受力不均的问题,从而可以保持大功率多绕组发电机的稳定运行。
104.本公开实施例,可以通过基准时钟信号,使得所有机侧变流器控制器中igbt驱动信号实时同步,从而可以使得多绕组发电机组中不同定子绕组产生的电磁场与转子磁场之
间的电磁力矩尽量保持同相位同频率,从而避免了发电机定子绕组和转子之间的电磁力矩为矢量和造成的力矩不均所引起的发电机振动,进一步提高了多绕组风力发电机组运行的稳定性。
105.图3为本公开实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制系统的示意图。
106.如图3所示,该风力发电机组多绕组发电机的控制系统,可以包括:风机、多绕组发电机、机侧变流器、网侧变流器、机侧变流器控制器、机侧变流器协调控制器。
107.其中,风机与多绕组发电机连接。
108.其中,风机的数量,可以为一个,或者也可以为多个;风机的类型或型号可以为任意的等等,本公开对此不做限定。
109.另外,多绕组发电机中每个绕组可以连接至少一个机侧变流器,每个机侧变流器与网侧变流器连接,每个网侧变流器与电网相连。
110.其中,网侧变流器可以通过双分裂变压器与电网连接,或者也可以通过其他部件与电网连接等等,本公开对此不做限定。
111.另外,每个机侧变流器与机侧变流器控制器对应连接,每个机侧变流器控制器与机侧变流器协调控制器连接。
112.其中,机侧变流器控制器,可以控制与其连接的机侧变流器的启停状态等等,本公开对此不做限定。
113.另外,机侧变流器协调控制器,可以与多个不同的机侧变流器控制器连接,以通过机侧变流器的控制,实现不同绕组连接的机侧变流器可以保持同步协同运行。
114.可以理解的是,机侧变流器协调控制器中,可以包含多个不同功能的模块。比如,在如图3a所示的机侧变流器协调控制器的结构示意图中,该机侧变流器协调控制器中可以包含信号采集滤波模块、信号变换分配模块、主控指令接收模块、转矩计算分配模块、调制波计算模块、载波生成模块、高速通信模块等,本公开对此不做限定。
115.由图3a可知,机侧变流器协调控制器中的信号采集滤波模块,可以用于获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号。
116.可以理解的是,信号采集滤波模块,可以先获取到多绕组发电机的初始转速信号、每个绕组对应的初始电压信号及初始电流信号之后,可以先对初始转速信号、初始电压信号、初始电流信号进行滤波处理,之后可以将滤波后的转速信号、电压信号、电流信号发送给信号变换分配模块。
117.另外,机侧变流器协调控制器中的信号变换分配模块,用于将转速信号发送至主控指令接收模块。
118.其中,信号变换分配模块,可以根据不同的功能需求,比如控制、保护等,将接收的滤波后的转速信号、电压信号、电流信号进行调质,以生成多绕组发电机当前的转速信号、每个绕组对应的电压信号及电流信号。之后可以将转速信号发送给主控指令接收模块,将每个绕组的电压信号及电流信号发送刚给调制波计算模块,本公开对此不做限定。
119.另外,主控指令接收模块,可以与风机主控系统连接,上传变流器及发电机的运行状态和运行参数,接收主控系统下发的控制信号。比如,可以将转速信号发送给主控系统,并接收主控系统返回的多绕组发电机对应的总电磁转矩参数及总功率,之后可以总电磁转矩参数发送给转矩计算分配模块。
120.另外,机侧变流器协调控制器中的转矩计算分配模块,用于接收主控指令接收模块发送的多绕组发电机对应的总电磁转矩参数,并根据总电磁转矩参数及多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数。
121.举例来说,多绕组发电机的总电磁转矩参数为3t,多绕组发电机中绕组的数量为3,那么可以确定每个绕组对应的电磁转矩参数为t。本公开对此不做限定。
122.另外,机侧变流器协调控制器中的调制波计算模块,用于根据每个绕组对应的电压信号及电流信号以及电磁转矩参数,确定每个绕组对应的调制波信号。机侧变流器协调控制器中的载波生成模块,可以用于实时生成载波信号机侧变流器协调控制器中的高速通信模块,可以用于提供时钟信号,其也具有时钟的校准、同步逻辑等。
123.另外,机侧变流器协调控制器中的调制波载波比较模块,可以用于根据每个绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个绕组对应的机侧变流器的驱动信号。
124.另外,机侧变流器控制器中的igbt驱动模块,所述机侧变流器控制器中的igbt驱动模块,用于根据所述高速通信模块提供的时钟信号,对所述驱动信号进行同步,并根据同步后的驱动信号对机侧变流器进行控制。其中,调制波计算模块与载波生成,可以为一个,或者也可以为多个,本公开对此不做限定。
125.举例来说,调制波计算模块、载波生成模块与机侧变流器间为一一对应关系。比如,共有三个机侧变流器,也应有三个调制波计算模块、三个载波生成模块。每个调制波计算模块生成与其对应的机侧变流器的调制波信号,之后可以将该调制波信号发送给调制波载波比较模块,载波生成模块可以将生成的载波信号发送给调制波载波比较模块,调制波载波比较模块可以根据每个机侧变流器对应的调制波信号、载波信号,生成每个机侧变流器对应的驱动信号。之后,可以通过高速通信模块,对每个机侧变流器对应的驱动信号进行同步,以使其保持相位同步频率同步。
126.可以理解的是,高速通信模块,可以将时钟基准发送给每个载波生成模块,以使每个载波生成模块,可以保持载波的同步。
127.另外,由于载波生成模块需要将载波信号通过电缆光纤等传输至调制波载波比较模块,在传输过程中可能会造成信号不同步,从而高速通信模块可以将时钟信号引到机侧变流器控制器中,以通过igbt驱动模块将传输过程中造成的不同步减掉,从而尽量保证igbt驱动信号的同步,进而保证不同绕组的机侧变流器可以保持同步。
128.可选的,机侧变流器控制器中还可以包含变流器保护模块,其可以用于对机侧变流器进行保护。比如,可以在过流、过压情况下,对机侧变流器进行保护等等,本公开对此不做限定。
129.本公开实施例,通过机侧变流器、机侧变流器控制器、机侧变流器协调控制器间的协调作用,利用机侧变流器协调控制器中的高速通信模块提供的时钟信号和校正逻辑,对每个机侧变流器的igbt驱动信号进行同步,可以尽量保证igbt驱动信号实时同步,从而可以使得多绕组发电机组中不同定子绕组产生的电磁场与转子磁场之间的电磁力矩尽量保持同相位同频率,从而避免了发电机定子绕组和转子之间的电磁力矩为矢量和造成的力矩不均所引起的发电机振动,进一步提高了多绕组风力发电机组运行的稳定性。
130.为了实现上述实施例,本公开还提出一种风力发电机组多绕组发电机的控制装置。
131.图4为本公开实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制装置的结构示意图。
132.如图4所示,该风力发电机组多绕组发电机的控制装置400可以包括:获取模块410、发送模块420、第一确定模块430、第二确定模块440、第三确定模块450、控制模块460。
133.其中,获取模块410,用于获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号。
134.发送模块420,用于将所述转速信号发送给主控系统,以获取所述主控系统返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数。
135.第一确定模块430,用于根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数。
136.第二确定模块440,用于根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号。
137.第三确定模块450,用于根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号。
138.控制模块460,用于基于时钟信号对每个所述机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个所述机侧变流器进行控制。
139.可选的,第一确定模块430,还用于:
140.根据所述多绕组发电机的总额定功率及绕组的数量,确定每个所述绕组对应的额定功率;
141.根据每个所述绕组对应的额定功率及机侧变流器的额定功率,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的数量。
142.可选的,第一确定模块430,具体用于:
143.在任一绕组连接的机侧变流器发生故障的情况下,将所述绕组的数量进行更新,以获取更新后的绕组数量;
144.根据所述更新后的绕组数量及所述总电磁转矩参数,确定每个绕组对应的电磁转矩参数。
145.可选的,第三确定模块450,还用于:
146.基于参考时钟信号,对载波信号进行同步。
147.可选的,第三确定模块450,具体用于:
148.基于每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号的差值,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号。
149.本公开实施例中的上述各模块的功能及具体实现原理,可参照上述各方法实施例,此处不再赘述。
150.本公开实施例所提供的风力发电机组多绕组发电机的控制装置,可以先获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;将所述转速信号发送给主控系统,以获取所述主控系统返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数;根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,
确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号;基于时钟信号对每个所述机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个所述机侧变流器进行控制。由此,通过基准时钟信号,可以使得所有机侧变流器控制器中igbt驱动信号实时同步,从而可以使得多绕组发电机组中不同定子绕组产生的电磁场与转子磁场之间的电磁力矩尽量保持同相位同频率,从而避免了发电机定子绕组和转子之间的电磁力矩为矢量和造成的力矩不均所引起的发电机振动,进一步提高了多绕组风力发电机组运行的稳定性。
151.为了实现上述实施例,本公开还提出一种电子设备,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行程序时,实现如本公开前述实施例提出的风力发电机组多绕组发电机的控制方法。
152.为了实现上述实施例,本公开还提出一种非临时性计算机可读存储介质,存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如本公开前述实施例提出的风力发电机组多绕组发电机的控制方法。
153.为了实现上述实施例,本公开还提出一种计算机程序产品,当计算机程序产品中的指令处理器执行时,执行如本公开前述实施例提出的风力发电机组多绕组发电机的控制方法。
154.图5示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。图5显示的电子设备12仅仅是一个示例,不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
155.如图5所示,电子设备12以通用计算设备的形式表现。电子设备12的组件可以包括但不限于:一个或者多个处理器或者处理单元16,系统存储器28,连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
156.总线18表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储器总线或者存储器控制器,外围总线,图形加速端口,处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说,这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(industry standard architecture;以下简称:isa)总线,微通道体系结构(micro channel architecture;以下简称:mac) 总线,增强型isa总线、视频电子标准协会(video electronics standards association;以下简称:vesa)局域总线以及外围组件互连(peripheral component interconnection;以下简称:pci)总线。
157.电子设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备12访问的可用介质,包括易失性和非易失性介质,可移动的和不可移动的介质。
158.存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质,例如随机存取存储器 (random access memory;以下简称:ram)30和/或高速缓存存储器32。电子设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例,存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示,通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出,可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器,以及对可移动非易失性光盘(例如:光盘只读存储器(compact disc readonly memory;以下简称:cd-rom)、数字多功能只读光盘(digital video disc read onlymemory;以下简称:dvd-rom)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下,每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品,该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块,这些程序模块被配置以执行本公开各
实施例的功能。
159.具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40,可以存储在例如存储器28 中,这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
160.电子设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等) 通信,还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备12交互的设备通信,和/或与使得该电子设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡,调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且,电子设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(local area network;以下简称: lan),广域网(wide area network;以下简称:wan)和/或公共网络,例如因特网)通信。如图所示,网络适配器20通过总线18与电子设备12的其它模块通信。应当明白,尽管图中未示出,可以结合电子设备12使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
161.处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序,从而执行各种功能应用以及数据处理,例如实现前述实施例中提及的方法。
162.根据本公开实施例的技术方案,可以先获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;将所述转速信号发送给主控系统,以获取所述主控系统返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数;根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号;基于时钟信号对每个所述机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个所述机侧变流器进行控制。由此,通过基准时钟信号,可以使得所有机侧变流器控制器中igbt驱动信号实时同步,从而可以使得多绕组发电机组中不同定子绕组产生的电磁场与转子磁场之间的电磁力矩尽量保持同相位同频率,从而避免了发电机定子绕组和转子之间的电磁力矩为矢量和造成的力矩不均所引起的发电机振动,进一步提高了多绕组风力发电机组运行的稳定性。
163.在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
164.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
165.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
166.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(ram),只读存储器(rom),可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
167.应当理解,本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如,如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(pga),现场可编程门阵列(fpga)等。
168.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
169.此外,在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
170.上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本公开的限制,本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征:
1.一种风力发电机组多绕组发电机的控制方法,其特征在于,所述多绕组发电机中每个绕组至少连接一个机侧变流器,所述方法包括:获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;将所述转速信号发送给主控系统,以获取所述主控系统返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数;根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号;基于时钟信号对每个所述机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个所述机侧变流器进行控制。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述多绕组发电机中每个绕组至少连接一个机侧变流器,在所述根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数之前,还包括:根据所述多绕组发电机的总额定功率及绕组的数量,确定每个所述绕组对应的额定功率;根据每个所述绕组对应的额定功率及机侧变流器的额定功率,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的数量。3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数,包括:在任一绕组连接的机侧变流器发生故障的情况下,将所述绕组的数量进行更新,以获取更新后的绕组数量;根据所述更新后的绕组数量及所述总电磁转矩参数,确定每个绕组对应的电磁转矩参数。4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号之前,还包括:基于参考时钟信号,对载波信号进行同步。5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号,包括:基于每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号的差值,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号。6.一种风力发电机组多绕组发电机的控制系统,其特征在于,包括:风机、多绕组发电机、机侧变流器、网侧变流器、机侧变流器控制器、机侧变流器协调控制器;其中,所述风机与所述多绕组发电机连接;所述多绕组发电机中每个绕组连接至少一个机侧变流器,每个所述机侧变流器与所述
网侧变流器连接,每个所述网侧变流器与电网相连;每个所述机侧变流器与机侧变流器控制器对应连接,每个所述机侧变流器控制器与所述机侧变流器协调控制器连接;其中,所述机侧变流器协调控制器中的信号采集滤波模块,用于获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;所述机侧变流器协调控制器中的信号变换分配模块,用于将所述转速信号发送至主控指令接收模块;所述机侧变流器协调控制器中的转矩计算分配模块,用于接收所述主控指令接收模块发送的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数,并根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;所述机侧变流器协调控制器中的调制波计算模块,用于根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;所述机侧变流器协调控制器中的载波生成模块,用于实时生成载波信号;所述机侧变流器协调控制器中的高速通信模块,用于提供时钟信号;所述机侧变流器协调控制器中的调制波载波比较模块,用于根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号;所述机侧变流器控制器中的igbt驱动模块,用于根据所述高速通信模块提供的时钟信号,对所述驱动信号进行同步,并根据同步后的驱动信号对机侧变流器进行控制。7.一种风力发电机组多绕组发电机的控制装置,其特征在于,所述多绕组发电机中每个绕组至少连接一个机侧变流器,所述装置包括:获取模块,用于获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;发送模块,用于将所述转速信号发送给主控系统,以获取所述主控系统返回的所述多绕组发电机对应的总电磁转矩参数;第一确定模块,用于根据所述总电磁转矩参数及所述多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;第二确定模块,用于根据每个所述绕组对应的电压信号及电流信号以及所述电磁转矩参数,确定每个所述绕组对应的调制波信号;第三确定模块,用于根据每个所述绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个所述绕组对应的机侧变流器的驱动信号;控制模块,用于基于时钟信号对每个所述机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个所述机侧变流器进行控制。8.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器;用于存储所述处理器的可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为调用并执行所述存储器存储的可执行指令,以实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。9.一种非临时性计算机可读存储介质,当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时,使得电子设备能够执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品,其特征在于,包括计算机程序,所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提出一种风力发电机组多绕组发电机的控制方法、装置及电子设备,所述方法包括:获取风力发电机组中多绕组发电机当前的转速信号及每个绕组对应的电压信号及电流信号;将转速信号发送给主控系统,以获取主控系统返回的多绕组发电机对应的总电磁转矩参数;根据总电磁转矩参数及多绕组发电机中绕组的数量,确定每个绕组对应的电磁转矩参数;根据每个绕组对应的电压信号及电流信号以及电磁转矩参数,确定每个绕组对应的调制波信号;根据每个绕组对应的调制波信号及载波信号,确定每个绕组对应的机侧变流器的驱动信号;基于时钟信号对每个机侧变流器的驱动信号进行同步校正,以根据每个同步校正后的驱动信号对每个机侧变流器进行控制。进行控制。进行控制。


技术研发人员:郭小江 许世森 付明志 唐巍 孙财新 秦猛
受保护的技术使用者:中国华能集团有限公司
技术研发日:2022.04.06
技术公布日:2022/7/5
转载请注明原文地址: https://www.8miu.com/read-15173.html

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