專利名稱：用于對在雙饋異步發(fā)電機中在電網(wǎng)不對稱的情況下的振蕩效應(yīng)進(jìn)行補償?shù)姆椒把b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求8 的前序部分所述的用于實施該方法的裝置。
背景技術(shù)：
雙饋異步發(fā)電機優(yōu)選作為軸傳動發(fā)電機應(yīng)用在轉(zhuǎn)速變化的系統(tǒng)例如大功率風(fēng)力 發(fā)電機中，或者與飛輪儲能器和不間斷電源結(jié)合使用。一般而言，在這種設(shè)備中，異步發(fā)電 機的定子與電網(wǎng)相連，而轉(zhuǎn)子通過集電環(huán)與轉(zhuǎn)換器相連。利用這樣一種轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)㈦姎?參量的額定值供應(yīng)給轉(zhuǎn)子。通常，在現(xiàn)代設(shè)備中存在發(fā)電機側(cè)的轉(zhuǎn)換器與電網(wǎng)側(cè)的轉(zhuǎn)換器， 它們通過中間電路互相連接。相對于其他可對比的系統(tǒng)，雙饋異步發(fā)電機的優(yōu)點在于轉(zhuǎn)換 器的設(shè)計功率跟供給到電網(wǎng)的總功率相比有了減小。因此，采用雙饋異步發(fā)電機的系統(tǒng)具 有相對較高的效率。隨著風(fēng)力發(fā)電設(shè)備數(shù)量的不斷增加以及與此關(guān)聯(lián)的電網(wǎng)運行商需求的不斷提高， 雙饋異步發(fā)電機在電網(wǎng)不對稱狀況下的性能越來越引人關(guān)注。由于在雙饋異步發(fā)電機中發(fā) 電機的定子直接與電網(wǎng)相連，因而電網(wǎng)的不對稱會導(dǎo)致不對稱的定子場分布，從而會對轉(zhuǎn) 子場以及轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生不期望的反作用。在電網(wǎng)不對稱的情況下，尤其會發(fā)生雙重電網(wǎng)頻率的諧波，特別是出現(xiàn)雙重電網(wǎng) 頻率的諧波振蕩，這會對機械裝置產(chǎn)生不利的作用，因為由過度振蕩引發(fā)的相應(yīng)轉(zhuǎn)矩振蕩 尤其會明顯加重傳動裝置的負(fù)擔(dān)。除了在下文中主要討論的雙重電網(wǎng)頻率的諧波振蕩之外，還可能-伴隨通常降低 的振幅_出現(xiàn)不希望的更高的諧波；這里主要涉及第六及第十二諧波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，檢測由不對稱電網(wǎng)導(dǎo)致的諧波，并直接通過調(diào)節(jié)技術(shù)將其抵 抗。前述目的借助于具有獨立權(quán)利要求1所述特征的方法以及借助于根據(jù)權(quán)利要求8 所述特征相應(yīng)地構(gòu)造的調(diào)節(jié)單元得以實現(xiàn)。本發(fā)明的有利實施例可從各從屬權(quán)利要求中獲知。在本發(fā)明的范圍內(nèi)規(guī)定如下，S卩，測量和/或從發(fā)電機測量值導(dǎo)出至少一個當(dāng)前 的發(fā)電機參數(shù)，并將該至少一個發(fā)電機參數(shù)計算地分別分解成正序系統(tǒng)分量、負(fù)序系統(tǒng)分 量以及任選的DC分量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例(參見權(quán)利要求1中的步驟(Cl))，針對所述至少一個發(fā) 電機參數(shù)的正序系統(tǒng)分量、負(fù)序系統(tǒng)分量并且針對DC分量分別存在著獨立的用于對調(diào)整 參數(shù)加以調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機構(gòu)，發(fā)電機參數(shù)的各個分量作為輸入分量被提供給所述調(diào)節(jié)機構(gòu)， 所述調(diào)節(jié)機構(gòu)的輸出值被疊加，其中如下地構(gòu)造所述調(diào)節(jié)機構(gòu)，即，如此調(diào)節(jié)調(diào)整參數(shù)，從而抵抗轉(zhuǎn)矩振蕩。在本發(fā)明的一個根據(jù)權(quán)利要求4所述的優(yōu)選實施例中，對雙饋異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子 電壓的調(diào)節(jié)是如下地實現(xiàn)的，即，在考慮DC分量或者在忽略DC分量的情況下消除模態(tài)的振 動力矩(Pendelmomente)(參見權(quán)利要求4中的情況(cl i)或(cl ii))，其中該實施例當(dāng) 然也可以不依賴于之前權(quán)利要求地實現(xiàn)。
在考慮振動力矩的DC分量的情況下，合成的轉(zhuǎn)矩必然為零，從而不可能對轉(zhuǎn)矩進(jìn) 行額外調(diào)節(jié)。與此相反，在忽略擺動矩的DC分量時，可以對定子和轉(zhuǎn)子間之間的可調(diào)相位差進(jìn) 行調(diào)節(jié)，從而使得合成的轉(zhuǎn)矩不是必然為零，同時也能夠?qū)D(zhuǎn)矩實施額外的調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的一個根據(jù)權(quán)利要求5的可選實施例中設(shè)置了至少一個調(diào)節(jié)機構(gòu)，正序 系統(tǒng)參數(shù)或者說正序系統(tǒng)分量與負(fù)序系統(tǒng)參數(shù)或者說負(fù)序系統(tǒng)分量的叉積以及負(fù)序系統(tǒng) 參數(shù)或者說負(fù)序系統(tǒng)分量與正序系統(tǒng)參數(shù)或者說正序系統(tǒng)分量的叉積作為輸入?yún)?shù)被提 供給所述至少一個調(diào)節(jié)機構(gòu)，其中，該調(diào)節(jié)機構(gòu)被如下地構(gòu)造，即，如此調(diào)節(jié)調(diào)整參數(shù)，從而 抵抗第二次序的轉(zhuǎn)矩振蕩。


下面，借助于附圖示例性地對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地解釋。其中圖1是具有所屬的控制及功率電子電路的雙饋異步發(fā)電機的示意圖；圖2是雙饋異步發(fā)電機的等效電路圖；圖3a、b是根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法的兩個實施例的高階圖解 (High-Level-Diagramm)；圖4是磁通監(jiān)測器的框圖；圖5是以圖解方式表示的模態(tài)分解框圖；圖6是對負(fù)序系統(tǒng)分量進(jìn)行磁通調(diào)節(jié)的框圖；圖7是對本發(fā)明的一個可選實施例進(jìn)行磁通調(diào)節(jié)的框圖，其中將定子磁通正序系 統(tǒng)和轉(zhuǎn)子磁通負(fù)序系統(tǒng)的叉積的負(fù)值與定子磁通負(fù)序系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子磁通正序系統(tǒng)的叉積在 數(shù)值和相位上盡可能調(diào)整成相等。圖8是用于獲得虛擬空間向量的示意圖。
具體實施例方式圖1以簡圖的方式示出了一個具有雙饋異步發(fā)電機的系統(tǒng)。雙饋異步發(fā)電機1具 有定子Ia和轉(zhuǎn)子lb。另外，在所述發(fā)電機上裝配有位置傳感器lc。雙饋異步發(fā)電機的轉(zhuǎn) 子機械地通過軸2及傳動裝置3與驅(qū)動裝置耦合。圖1示出的驅(qū)動裝置是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的 轉(zhuǎn)子葉片4。定子Ia通過電網(wǎng)變壓器5與電網(wǎng)連接。轉(zhuǎn)子Ib與轉(zhuǎn)換器6電氣連接，而轉(zhuǎn)換 器6則通過限制器7及電源濾波器8與電網(wǎng)變壓器5連接。發(fā)電機側(cè)的轉(zhuǎn)換器6a和電網(wǎng) 側(cè)的轉(zhuǎn)換器6b通過電壓中間電路6c互相耦合。所述轉(zhuǎn)換器通過控制單元9觸發(fā)。另外，圖1示出了用于轉(zhuǎn)子電流9a、定子電流9b以及定子電壓9c的測量位置。測 量值被傳遞給控制單元9。同樣，由位置傳感器Ic給出的轉(zhuǎn)子位置也供控制單元所用。為 保護轉(zhuǎn)換器免于過載，在發(fā)電機側(cè)的轉(zhuǎn)換器6a與轉(zhuǎn)子Ib之間設(shè)置了所謂的過壓保護裝置(Crowbar)10。異步發(fā)電機的樽杰描沭就下文中調(diào)節(jié)技術(shù)方面的描述而言，在參考文獻(xiàn)中公知的、如圖2所示的異步發(fā) 電機的通用線性等效電路圖連同在參考文獻(xiàn)中述及的假設(shè)及簡化都是適用的。由于預(yù)設(shè)了 線性這一前提，所以適用疊加原則，而且借助于模態(tài)轉(zhuǎn)換(參見DIN 13321，多相電流網(wǎng)中 的分量)能夠更加直觀地展示非對稱過程。此外，對于任意的定子頻率，該發(fā)電機模型都是適用的；因而根據(jù)疊加原則也能夠簡單地對多頻率系統(tǒng)進(jìn)行說明，例如U1 = Ulp+Uln+Uldc (1)Π1Ρ:正序系統(tǒng)分量Uail 負(fù)序系統(tǒng)分量Uldc =DC 系統(tǒng)分量對于調(diào)節(jié)器設(shè)計而言，這意味著，對于各個在調(diào)節(jié)技術(shù)方面有意義的頻率的模態(tài) 分量可應(yīng)用并行的調(diào)整電路。然后將并行的調(diào)整電路的調(diào)整參數(shù)累加成一個總調(diào)整信號。該實施例描述了在由于瞬間的電網(wǎng)變化而導(dǎo)致電網(wǎng)頻率不對稱并出現(xiàn)直流分量 的情況下削減振動力矩的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。根據(jù)該調(diào)節(jié)器設(shè)計方案，共設(shè)置有三個并行的調(diào)整電路。I.用于電網(wǎng)頻率的正序系統(tǒng)分量的轉(zhuǎn)矩調(diào)整電路II.用于電網(wǎng)頻率的負(fù)序系統(tǒng)分量的轉(zhuǎn)矩調(diào)整電路III.用于直流分量的轉(zhuǎn)矩調(diào)整電路圖1示出的等效電路圖以及下面對于轉(zhuǎn)差率(“S”)這一變量的定義對所有調(diào)整 電路都是適用的
(2)
(3)
(4)其中sp 轉(zhuǎn)差率正序系統(tǒng)Sn 轉(zhuǎn)差率負(fù)序系統(tǒng)Sdc 轉(zhuǎn)差率DC分量ωΝ:電網(wǎng)電路頻率ρ 極對數(shù)Qmeeh:機械的回轉(zhuǎn)圓頻率如果忽略串聯(lián)阻抗上的電壓降，那么從這些方程式中已可推導(dǎo)出發(fā)電機的一個很 重要的特性U2P≈ SpUlpf2p = Spf1 = spfNetz
U2n ‘ ^ (2-sp)Ulnf2n = Snf\ = (2-Sp) fNetz (5a-c)U2dc‘ ^ (I-Sp)Uldcf2dc = S^f1 = (I-Sp)fNetz用于調(diào)節(jié)負(fù)序系統(tǒng)分量與DC分量的轉(zhuǎn)子頻率基本上要比用于調(diào)節(jié)正序系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 子頻率更高。因此，對于通常工作范圍-0. 33 < sp < 0. 33，在負(fù)序系統(tǒng)與DC系統(tǒng)中用于補 償所屬定子電壓的模態(tài)分量所必需的調(diào)節(jié)器電壓或者說轉(zhuǎn)子電壓明顯比在正序系統(tǒng)中要
尚ο該系統(tǒng)的一個特殊約束條件在于通過級間耦合電路的最大容許電壓來限制轉(zhuǎn)子 側(cè)的調(diào)整電壓(Stellspannung)。這要求在負(fù)序系統(tǒng)或DC系統(tǒng)中出現(xiàn)更高的模態(tài)分量時將調(diào)整信號按比例地分配 到需要調(diào)節(jié)的分量上。轉(zhuǎn)矩的確定用于雙饋異步發(fā)電機的氣隙矩的通用方程式為 sin y = cos Z (jl2' ；I1) (6)垂直于空間向量平面的單位矢量上述方程式可變形為 I1 = L1I^LhI2 ‘ (7a-c)_ψ2' = LhI !+L2I2 ‘這意味著在定子磁通和轉(zhuǎn)子磁通同相時不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩，因為此時矢量積為“0”。利用與(1)相應(yīng)的模態(tài)分解可得矢量積(JL1Xi')為(JL1Xi' ) = ((jLip+JLm+JLidc) X (JL2p' +in' +idc'))=JLlpXJL2p' +JLmXin' +JLidc X JL2dc'+JLlpXJL2dc' +JLldcXip'(8)+JLlnXJL2dc' +JLidcXin'+JLlpXJL2n' +JLmXJL2p'分解所得的前三項乘積在瞬態(tài)振蕩狀態(tài)下構(gòu)成恒定轉(zhuǎn)矩，隨后四項帶有DC分量 的乘積擁有電網(wǎng)頻率；最后兩項乘積產(chǎn)生雙重電網(wǎng)頻率的轉(zhuǎn)矩。消減非恒定轉(zhuǎn)矩的最普通的方法是將轉(zhuǎn)子磁通調(diào)整為“0”，然而這樣會將總轉(zhuǎn)矩 調(diào)節(jié)成“0”，使得發(fā)電機進(jìn)入嚴(yán)重的低勵狀態(tài)。這種高的無功功率吸收通常是不希望或者不允許的。有利于電網(wǎng)的方法是去掉模態(tài)分量中互補的乘積uJK、=Q
ιULJU”(9a-c) 上述方程式可轉(zhuǎn)化成 利用下列各式可滿足上述條件 爐0:恒定的角度下列兩種情況必須加以區(qū)分a)電壓發(fā)生改變之后立即出現(xiàn)DC分量，所有的振動力矩都應(yīng)得到抑制。b)在DC分量衰減之后或者在由于DC分量而忽略振動力矩之后出現(xiàn)不對稱。對于情況a)的解決辦法各方程式只有在下列各式有效時才能同時成立 利用這種解決辦法，恒定的轉(zhuǎn)矩在任何情況下均被強制為“0”。對轉(zhuǎn)子電壓的限制 比值M要在考慮轉(zhuǎn)子電壓的最大調(diào)整參數(shù)的前提下確定。 模態(tài)分量的總轉(zhuǎn)子電壓值不得超過最大值 在考慮方程式(5)并忽略漏電感的前提下，借助于通過由電網(wǎng)供入的定子磁通模 態(tài)分量而感應(yīng)得到并且?guī)缀醪蛔兊霓D(zhuǎn)子電壓對所述分量實施簡化與充分的估計 因此得到必要的調(diào)整參數(shù)為 如果該電壓比可供利用的要大，則必須對各分量加以縮減?？s減因數(shù)由下式得 出 由此出發(fā)，根據(jù)公式(12a)的磁通比現(xiàn)在可用下式計算 這樣，就明確確定了需要設(shè)定的轉(zhuǎn)子磁通分量的值、頻率以及相位，并在此基礎(chǔ)上 能夠通過模態(tài)的轉(zhuǎn)子磁通調(diào)節(jié)器對它們進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于情況b)的解決辦法借助于偏差角可對具體的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以保持對轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。由于DC 分量而引起的可能的振動力矩將不被抑制。解決辦法a)或b)可根據(jù)偏好選擇，尤其是可以在不對稱出現(xiàn)后直接根據(jù)a)解法 調(diào)節(jié)，隨后，在DC分量衰減后根據(jù)b)解法來調(diào)節(jié)。借助于圖3a和圖3b的概要圖示，應(yīng)首先對根據(jù)本發(fā)明的模態(tài)的轉(zhuǎn)子磁通調(diào)節(jié)器加以解釋對于圖3a所示的調(diào)節(jié)器變型(相應(yīng)于前面討論的情況(a))而言，定子磁通和轉(zhuǎn) 子磁通的正序系統(tǒng)分量、負(fù)序系統(tǒng)分量以及DC空間向量分量被調(diào)節(jié)為使得各個分量各自 在數(shù)值上僅僅以因數(shù)kred區(qū)別，而在相位上是互相重疊的。因數(shù)kMd取決于轉(zhuǎn)子電壓的最 大可利用調(diào)整參數(shù)。三個矢量調(diào)節(jié)器并行地工作，其輸出量被累加后作為轉(zhuǎn)子電壓而供入。 根據(jù)前面的推導(dǎo)，這種情況迫使氣隙矩恒為0。因此這種情況下，就不可能對異步發(fā)電機的 轉(zhuǎn)矩進(jìn)行并行的調(diào)節(jié)。
在圖3b所示的與前面討論的情況(b)相應(yīng)的調(diào)節(jié)器變型中，只考察定子磁通和轉(zhuǎn) 子磁通的基本振蕩的正序系統(tǒng)和負(fù)序系統(tǒng)分量，其中，所有在圖3b示出的磁通分量都應(yīng)在 空間向量圖上存在。如前所示，如果能調(diào)整轉(zhuǎn)子磁通和定子磁通之間的角度，那么也將能夠 自由地調(diào)整發(fā)電機的平均氣隙矩。兩個磁通分量Ψ2ρ與Ψ1ρ通過初級調(diào)節(jié)給出，而Ψ1η的值則大致由供電網(wǎng)決定。 圖3b所示的與初級調(diào)節(jié)并行工作的矢量調(diào)節(jié)器以這樣的形式給轉(zhuǎn)子電壓加上一個額外的 量，即至少在轉(zhuǎn)換器的調(diào)整范圍所允許的范圍內(nèi)，矢量積JL2pXJLln和JLlpXJL2n大小相等。 由此消除雙重電網(wǎng)頻率的振動氣隙矩。用于抑制振動力矩的模態(tài)分量的確定將在下一部分中借助于圖4至圖8逐步進(jìn)行 說明。磁通監(jiān)測器磁通監(jiān)測器包括圖4所示的電流模型(Strommodell)，其運行遵循下列方程式JL1 = LhQ^I2' )+L1011JL2 = Lhdi+I2' )+L20I2' (19,20)上述用于確定磁通的方程式在圖4所示的框圖中實現(xiàn)。在一個另外實施例中，也可以選擇采用雙饋異步發(fā)電機的電壓模型 (Spannungsmodell)或者采用兩種模型的組合形式。圖4中的輸入?yún)⒘渴菧y得的定子電流I1和在涉及定子的坐標(biāo)系中經(jīng)過轉(zhuǎn)換并且 乘上了傳動比(轉(zhuǎn)子/定子)的、測得的轉(zhuǎn)子電流I2'。這些參量被處理成矢量形式(在 α/β-系統(tǒng)中)。磁通的模態(tài)分量模態(tài)分量的確定以圖5中圖示的方式實現(xiàn)。在滿足前面所作假設(shè)的情況下，也就 是假設(shè)磁通只擁有DC和電網(wǎng)頻率份額，那么首先利用帶通將電網(wǎng)頻率份額從各磁通的總 空間向量中過濾出去。當(dāng)這一份額從原始信號剝離之后，DC份額即得以確定。現(xiàn)在，通過適當(dāng)?shù)姆椒▽㈦娋W(wǎng)頻率份額分解成正序和負(fù)序系統(tǒng)。這樣的方法可以是例如在“在電網(wǎng)不對稱時具有雙饋異步發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備白勺功率 i周節(jié)(Leistungsregelung vonffindkraftanlagen mit doppeItgespeister Asynchronmaschine beiNetzunsymmetrie)，，，S. Μ. -Engelhardt, H. Wrede, J. Kretschmann, VDI-Berichte Nr. 1963，2006中所描述的方法，其中，該文檔有關(guān)所述方法的部分被引用作 為當(dāng)前的公開內(nèi)容。尤其是在上述文檔一下面略作概述一中提出了用于拆分成正序和負(fù)序 系統(tǒng)的方法。根據(jù)第一種方法實現(xiàn)對信號的濾波，方法如下由于瞬時值不允許拆分為正序和負(fù)序系統(tǒng)，所以首先要以公知的轉(zhuǎn)換到定子固定(statorfest)的系統(tǒng)的方法生成 空間向量，在所述α / β _系統(tǒng)中，負(fù)序系統(tǒng)表現(xiàn)為在數(shù)學(xué)上負(fù)向旋轉(zhuǎn)的50(或者60)Hz系 統(tǒng)。為將負(fù)向及正向旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)在時域上彼此分離，必須執(zhí)行頻率延遲，這是因為過濾器對 此基本是不適合的。對于矢量而言，頻率延遲能夠非常簡單地通過角度轉(zhuǎn)換而執(zhí)行。在此， 選擇將頻率負(fù)向延遲50(60)Ηζ，因為于是負(fù)序系統(tǒng)為相等參量(GleichgrdBe )。正序 系統(tǒng)形成為100(120)Ηζ的分量。由此，一方面可利用低通濾波器來分離信號，另一方面在 調(diào)節(jié)上也不存在特殊的動力學(xué)要求。為將在正序系統(tǒng)調(diào)整中的邊緣效應(yīng)(Seiteneffekte) 降低到最小程度可以采用相對較慢的調(diào)節(jié)器。頻率轉(zhuǎn)換本身利用相對沒有諧波振蕩的角度來實施，以便將干擾耦合降低到最小 程度。預(yù)先確定轉(zhuǎn)換頻率當(dāng)然是理想的；但是，在此后較弱的電網(wǎng)中可能會出現(xiàn)電網(wǎng)頻率不 等于50 (60) Hz的情況，預(yù)先確定轉(zhuǎn)換頻率的話會使得負(fù)序系統(tǒng)不再為相等參量，而是低頻 的。這會對正序系統(tǒng)調(diào)節(jié)和負(fù)序系統(tǒng)調(diào)節(jié)的脫耦要求產(chǎn)生負(fù)面的影響，因為與標(biāo)稱頻率偏 差越大，相位持續(xù)時間的增加就明顯，從而導(dǎo)致穩(wěn)定性極限的減小。較好的折衷方案是從電網(wǎng)空間向量的相位角出發(fā)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換角，并隨后通過具有低 的角頻率的PLL (鎖相環(huán))進(jìn)行平滑處理。根據(jù)另一方法，濾波可以像H. Wrede在“用于通過功率電子運行機構(gòu)來提高在 電能傳遞和分布中的供給安全性和電壓質(zhì)量的措施(BeitrHgezur Erhohung von
Versorgungssicherheit und Spannungsqualitat in der Ubertragling und
Verteilung eIektrischerEnergie durch leistungselektronische Betriebsmittel)，，， Aachen, Shaker Verlag，2004，Seite 45ff.中建議的那樣得以實現(xiàn)。作為對前述的信號分解的補充，按照方程式(15)和(16)計算縮減因數(shù)kred。根據(jù)圖3a的調(diào)節(jié)變例對于轉(zhuǎn)子電壓的實際調(diào)節(jié)，為正序系統(tǒng)分量、負(fù)序系統(tǒng)分量和DC分量分別使用磁 通調(diào)節(jié)器，以圖6所示的負(fù)序系統(tǒng)調(diào)節(jié)器為例，磁通調(diào)節(jié)器示例性地表現(xiàn)為具有預(yù)控制裝 置(Vorsteuerung)的數(shù)值/角度調(diào)節(jié)器(Betrag^/Winkelregler)。其他調(diào)節(jié)器形式同樣 也是可以的。用于正序系統(tǒng)和DC分量的調(diào)節(jié)器優(yōu)選以類似方式設(shè)計。在該實施例中，根據(jù)方程式(15)_(17)實施調(diào)節(jié)。相應(yīng)地，用于對減小的定子負(fù)序系統(tǒng)的磁通份額進(jìn)行補償?shù)霓D(zhuǎn)子電壓按下式計 算U2n‘ =-j2Ji (2-sp)fNetzkredJL1 (21)考慮到磁通的差異，通過PI調(diào)節(jié)器30將該被預(yù)調(diào)節(jié)的值調(diào)整成使得轉(zhuǎn)子磁通分 量具有前述數(shù)值。尤其i和JL1I^ed的矢量分別作為標(biāo)稱值或?qū)嶋H值被輸入PI調(diào)節(jié)器30中，以此 實施到根據(jù)方程式(17)的額定狀態(tài)的調(diào)節(jié)。如此得到的用于對減小的定子負(fù)序系統(tǒng)的磁通份額進(jìn)行補償?shù)霓D(zhuǎn)子電壓最終通 過轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)子電壓轉(zhuǎn)換器6被供入。如圖3 所示，其他的用于補償定子正序系統(tǒng)磁通的分量以及定子磁通-DC分量以 類似的方式確定和累加。
根據(jù)圖3b的調(diào)節(jié)變例有關(guān)如何導(dǎo)出轉(zhuǎn)矩分量的詳細(xì)描述以及所需的磁通模型請參見前面的實施方式。轉(zhuǎn)矩比例分量按下列方程式計算ti = ￥2p,alpha· Vln,beta-V2p,beta ‘ Ψ In, alpha(22a，b)t2 — Ψ ip, alpha Ψ2η, beta— Ψ lp,beta · 2n, alpha這些是雙重電網(wǎng)頻率的正弦量。為使這兩個量在數(shù)值和相位上彼此一致，類似于按照Lg的方法分別產(chǎn)生一個虛 擬空間向量，參見圖8。然后通過兩個PI調(diào)節(jié)器消除數(shù)值和角度的差異，參見圖7所示。要獲得更快的調(diào)節(jié)行為，合適的方法是對從定子磁通負(fù)序系統(tǒng)感應(yīng)得到電壓進(jìn)行 預(yù)調(diào)節(jié)。那么該電壓只須在數(shù)值及相位上通過調(diào)節(jié)器就得以校正。相應(yīng)于前面的說明，出于穩(wěn)定性考慮，并且對于正序系統(tǒng)和負(fù)序系統(tǒng)調(diào)節(jié)的優(yōu)先 級而言必要的是，為調(diào)節(jié)器設(shè)置調(diào)整信號極限。不同調(diào)節(jié)樽式的詵取當(dāng)調(diào)節(jié)的優(yōu)先級處于系統(tǒng)傳動系的最大負(fù)荷邊界上并且出現(xiàn)大的會引起明顯轉(zhuǎn) 矩負(fù)荷的直流份額(DC分量)時，根據(jù)圖3a的調(diào)節(jié)模式優(yōu)選地在供電網(wǎng)中出現(xiàn)大的擾動之 后得以激活。在這種情況下并不是非要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。在DC分量衰減后以及系統(tǒng)處于無缺陷運行狀態(tài)時，對轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)就很重要，從而 激活根據(jù)圖3b的調(diào)節(jié)。通過這些變例，就可以在固定的電網(wǎng)不對稱狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)并 同時消除或者縮減雙重電網(wǎng)頻率的振動力矩。
權(quán)利要求
用于補償在他勵式多相電流發(fā)電機尤其雙饋異步發(fā)電機(1)中出現(xiàn)電網(wǎng)不對稱時尤其在第二諧波區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩諧波振蕩的方法，其中所述發(fā)電機具有由調(diào)節(jié)單元觸發(fā)的頻率轉(zhuǎn)換器(6)，所述調(diào)節(jié)單元對所述轉(zhuǎn)換器在考慮到預(yù)定的調(diào)節(jié)策略的情況下進(jìn)行控制，其特征在于，a)測量和/或從發(fā)電機測量值中導(dǎo)出至少一個當(dāng)前的發(fā)電機參數(shù)，b)將所述至少一個發(fā)電機參數(shù)計算地分解成成正序系統(tǒng)分量、負(fù)序系統(tǒng)分量以及任選的DC分量，c1)針對所述至少一個發(fā)電機參數(shù)的正序系統(tǒng)分量、負(fù)序系統(tǒng)分量并針對DC分量分別存在著獨立的用于對調(diào)整參數(shù)加以調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機構(gòu)，將所述發(fā)電機參數(shù)的各個分量作為輸入分量提供給所述調(diào)節(jié)機構(gòu)并且將所述調(diào)節(jié)機構(gòu)的輸出值疊加，其中如下地構(gòu)造所述調(diào)節(jié)機構(gòu)，即，如此調(diào)節(jié)調(diào)整參數(shù)，從而抵抗轉(zhuǎn)矩振蕩；并且/或者c2)設(shè)置至少一個調(diào)節(jié)機構(gòu)，將所述至少一個發(fā)電機參數(shù)的正序系統(tǒng)分量與負(fù)序系統(tǒng)分量的叉積以及負(fù)序系統(tǒng)分量與正序系統(tǒng)分量的叉積作為輸入?yún)?shù)提供給所述至少一個調(diào)節(jié)機構(gòu)，其中如下地構(gòu)造所述調(diào)節(jié)機構(gòu)，即，如此調(diào)節(jié)調(diào)整參數(shù)，從而抵抗第二次序的轉(zhuǎn)矩振蕩。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個發(fā)電機參數(shù)包括一個或多個 從當(dāng)前的轉(zhuǎn)子磁通矢量和當(dāng)前的定子磁通矢量的集合、電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流的集合、定子 電壓和定子電流的集合、轉(zhuǎn)子電壓和轉(zhuǎn)子電流的集合以及在轉(zhuǎn)換器的電網(wǎng)側(cè)交流器上的電 壓和電流的集合中選取的發(fā)電機參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，設(shè)置了另外的疊加的調(diào)節(jié)器以用于抑 制更高次序的諧波尤其電網(wǎng)頻率的第六和第十二諧波。
4.尤其根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的用于補償轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩諧波振蕩的方法，其特征在 于，在具有通過轉(zhuǎn)換器(6)供電的轉(zhuǎn)子(lb)的雙饋異步發(fā)電機中(1)，如此通過對提供給轉(zhuǎn) 子(lb)的電壓加以調(diào)節(jié)來進(jìn)行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)以抵抗振動力矩，從而在由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通 矢量與由定子產(chǎn)生的磁通矢量之間的叉積中盡可能多地將更高次序的電網(wǎng)頻率振蕩或者 諧波消除，具有以下步驟a)在發(fā)電機的當(dāng)前的電流與電壓測量值的基礎(chǔ)上，利用磁通監(jiān)測器計算出當(dāng)前的定子 磁通矢量^！^與當(dāng)前的轉(zhuǎn)子磁通矢量i'；b)把所述定子磁通矢量JLi與所述轉(zhuǎn)子磁通矢量分別分解成正序系統(tǒng)分量JLlp 或、負(fù)序系統(tǒng)分量iln或以及任選的DC分量ild?；騣2d?！?；cl)通過將至少兩個調(diào)節(jié)器的輸出信號進(jìn)行疊加的方式對轉(zhuǎn)子電壓加以調(diào)節(jié)，其中，第 一調(diào)節(jié)器獲得定子和轉(zhuǎn)子磁通矢量的正序系統(tǒng)分量115與12/、第二調(diào)節(jié)器獲得定子和 轉(zhuǎn)子磁通矢量的負(fù)序系統(tǒng)分量！^與！^并且任選的第三調(diào)節(jié)器獲得定子和轉(zhuǎn)子磁通矢 量的DC分量ild。與id。'作為輸入?yún)?shù)，其中所述調(diào)節(jié)是以下述方式進(jìn)行的i)在考慮由DC分量所引起的振動力矩的情況下利用總轉(zhuǎn)矩為0來對定子與轉(zhuǎn)子磁通 矢量之間的關(guān)系調(diào)整為 ii)在忽略由DC分量所引起的振動力矩的情況下利用能夠?qū)铣傻霓D(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)整的 可調(diào)節(jié)相位差將定子與轉(zhuǎn)子磁通矢量之間的關(guān)系調(diào)整為 其中，kMd代表縮減因數(shù)，該縮減因數(shù)的選擇取決于轉(zhuǎn)子電壓的最大可用調(diào)整參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在具有通過轉(zhuǎn)換器(6)供電的轉(zhuǎn) 子(lb)的雙饋異步發(fā)電機(1)中，如下地通過對提供給轉(zhuǎn)子(lb)的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)來進(jìn)行 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)以抵抗雙重電網(wǎng)頻率的振動力矩a)在發(fā)電機的當(dāng)前的電流與電壓測量值的基礎(chǔ)上，利用磁通監(jiān)測器計算出當(dāng)前的定子 磁通矢量3^與當(dāng)前的轉(zhuǎn)子磁通矢量；b)把所述定子磁通矢量JLi與所述轉(zhuǎn)子磁通矢量分別分解成正序系統(tǒng)分量JLlp 或以及負(fù)序系統(tǒng)分量^！^或^!^‘；c2)如此調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子磁通的負(fù)序系統(tǒng)分量，使得定子磁通的正序系統(tǒng)分量與轉(zhuǎn)子磁通的 負(fù)序系統(tǒng)分量的矢量積的負(fù)值等于定子磁通的負(fù)序系統(tǒng)分量與轉(zhuǎn)子磁通的正序系統(tǒng)分量 的矢量積
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過生成虛擬空間向量來實施上述步驟 c2)中的調(diào)節(jié)，借助于兩個PI調(diào)節(jié)器(30，32)消除所述虛擬空間向量的值和相位差，其中所 述調(diào)節(jié)優(yōu)選具有前饋項。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，帶有調(diào)整信號極限地進(jìn)行所述調(diào)節(jié)，利用 調(diào)整信號極限能夠顧及轉(zhuǎn)換器的在轉(zhuǎn)子側(cè)交流器上的各個最大的尚且可用的調(diào)整信號。
8.用于在出現(xiàn)電網(wǎng)不對稱狀況時調(diào)節(jié)他勵式多相電流發(fā)電機尤其雙饋異步發(fā)電機 (1)的調(diào)節(jié)單元，其中，所述發(fā)電機具有由調(diào)節(jié)單元觸發(fā)的頻率轉(zhuǎn)換器(6)，其中所述調(diào)節(jié) 單元對所述轉(zhuǎn)換器在考慮到預(yù)定的調(diào)節(jié)策略的情況下進(jìn)行控制，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單 元被構(gòu)造成執(zhí)行按權(quán)利要求1至7之一所述的方法。
全文摘要
在一種對在雙饋異步發(fā)電機(1)中在出現(xiàn)電網(wǎng)不對稱時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩的諧波振蕩加以補償?shù)姆椒ㄖ?，分別測量和/或?qū)С鲋辽僖粋€當(dāng)前的發(fā)電機參數(shù)，所述至少一個當(dāng)前的發(fā)電機參數(shù)分別被計算地各自分解成正序系統(tǒng)分量與負(fù)序系統(tǒng)分量以及任選的DC分量，并且，針對所述至少一個發(fā)電機參數(shù)的正序系統(tǒng)分量、負(fù)序系統(tǒng)分量并任選針對DC分量分別存在著獨立的用于對調(diào)整參數(shù)加以調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機構(gòu)，發(fā)電機參數(shù)的各個分量作為輸入分量被提供給所述調(diào)節(jié)機構(gòu)并且所述調(diào)節(jié)機構(gòu)的輸出值被疊加。其中如下地構(gòu)造所述調(diào)節(jié)機構(gòu)，即，如此調(diào)節(jié)調(diào)整參數(shù)，從而抵抗轉(zhuǎn)矩振蕩。作為替換方案，設(shè)置了調(diào)節(jié)機構(gòu)，正序系統(tǒng)分量和負(fù)序系統(tǒng)分量的叉積以及負(fù)序系統(tǒng)分量和正序系統(tǒng)分量的叉積作為輸入?yún)?shù)被提供給調(diào)節(jié)機構(gòu)，其中該調(diào)節(jié)機構(gòu)被如下地構(gòu)造，即，如此對調(diào)整參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而抵抗第二次序的轉(zhuǎn)矩振蕩。
文檔編號H02P9/00GK101849350SQ200880103976
公開日2010年9月29日 申請日期2008年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者A·格紐茨, H·雷德, S·恩格爾哈特 申請人:伍德沃德塞格有限責(zé)任兩合公司