一种双馈电机定子电流失真区域的判断方法与流程

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种双馈电机定子电流失真区域的判断方法。

背景技术：

双馈电机广泛应用于风力发电系统，为了节省编码器的硬件成本，双馈电机转速和转子位置角的估算显得尤为重要；双馈电机的闭环无速度编码器控制技术通常用到的输入测量变量包括：定子电流、定子电压、转子电流等。考虑到硬件成本，定子电流的测量通常采用互感器，当电网电压跌落时，会在电机上感应出很大的直流分量，因而互感器测量的定子电流会出现一定程度的失真。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种双馈电机定子电流失真区域的判断方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种双馈电机定子电流失真区域的判断方法，其中，Crowbar电路为一种转子过流保护电路，Crowbar电路工作时会对转子电流和定子电流幅值差产生影响，所述的双馈电机定子电流失真区域的判断方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)采集三相定子电流和三相转子电流的S1阶段：在此阶段，利用互感器采集双馈电机三相定子电流，利用传感器采集双馈电机三相转子电流，将采集的三相定子电流和三相转子电流发送到风机变频系统进行存储，然后进入S2阶段；

2)计算三相定子和三相转子电流坐标分量的S2阶段：在此阶段，风机变频系统将三相定子电流与三相转子电流分别进行3s/2s变换，得到定子电流两相静止坐标系下的两个坐标分量与转子电流两相静止坐标系下的两个坐标分量，然后进入S3阶段；

3)计算三相定子电流幅值与三相转子电流幅值的S3阶段：在此阶段，风机变频系统根据步骤2)中得到的定子电流的两个坐标分量与转子电流的两个坐标分量分别计算定子电流的幅值、转子电流的幅值以及转子电流与定子电流的幅值差，然后进入S4阶段；

4)判断Crowbar电路是否接通的S4阶段：在此阶段，风机变频系统判断Crowbar电路是否接通，若判断结果为“否”，则步骤3)中的转子电流与定子电流的幅值差保持不变，然后进入S6阶段；若判断结果为“是”，则进入S5阶段；

5)幅值差增加恒定值的S5阶段：风机变频系统在步骤3)中转子电流与定子电流幅值差的基础上叠加恒定值，然后进入S6阶段；

6)进行滤波的S6阶段：在此阶段，采用均值滤波器对幅值差进行滤波，然后进入S7阶段；

7)将幅值差同时送入两个滞环的S7阶段：在此阶段，将步骤6)中经过滤波的幅值差同时送入失真判断滞环和深度失真判断滞环，然后进入S8阶段；

8)将失真判断滞环输出和深度失真判断滞环输出进行逻辑运算的S8阶段：在此阶段，将失真判断滞环输出和取反后的深度失真判断滞环输出进行逻辑与运算，若逻辑与运算结果为高电平，则该时刻采集的定子电流轻度失真。

所述的步骤6)中的均值滤波器频率为50Hz。

与现有技术相比，该双馈电机定子电流失真区域的判断方法可以在不增加电流测量支路的基础上，有效地判断采集的定子电流是否处于失真区域以及处于深度失真区域还是处于浅度失真区域，经济实用。

附图说明

图1为本发明提供的双馈电机定子电流失真区域判断方法的流程图。

图2为本发明提供的双馈电机定子电流失真区域判断方法的框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1-2所示，该双馈电机定子电流失真区域的判断方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)采集三相定子电流和三相转子电流的S1阶段：在此阶段，利用互感器采集双馈电机三相定子电流，利用传感器采集双馈电机三相转子电流，将采集的三相定子电流和三相转子电流发送到风机变频系统进行存储，然后进入S2阶段；

2)计算三相定子和三相转子电流坐标分量的S2阶段：在此阶段，风机变频系统将三相定子电流与三相转子电流分别进行3s/2s变换，得到定子电流两相静止坐标系下的两个坐标分量与转子电流两相静止坐标系下的两个坐标分量，然后进入S3阶段；

3)计算三相定子电流幅值与三相转子电流幅值的S3阶段：在此阶段，风机变频系统根据步骤2)中得到的定子电流的两个坐标分量与转子电流的两个坐标分量分别计算定子电流的幅值、转子电流的幅值以及转子电流与定子电流的幅值差，然后进入S4阶段；

4)判断Crowbar电路是否接通的S4阶段：在此阶段，风机变频系统判断Crowbar电路是否接通，若判断结果为“否”，则步骤3)中的转子电流与定子电流的幅值差保持不变，然后进入S6阶段；若判断结果为“是”，则进入S5阶段；

5)幅值差增加恒定值的S5阶段：风机变频系统在步骤3)中转子电流与定子电流幅值差的基础上叠加恒定值，然后进入S6阶段；

6)进行滤波的S6阶段：在此阶段，采用均值滤波器对幅值差进行滤波，然后进入S7阶段；

7)将幅值差同时送入两个滞环的S7阶段：在此阶段，将步骤6)中经过滤波的幅值差同时送入失真判断滞环和深度失真判断滞环，然后进入S8阶段；

8)将失真判断滞环输出和深度失真判断滞环输出进行逻辑运算的S8阶段：在此阶段，将失真判断滞环输出和取反后的深度失真判断滞环输出进行逻辑与运算，若逻辑与运算结果为高电平，则该时刻采集的定子电流轻度失真。

所述的步骤6)中的均值滤波器频率为50Hz。

本发明提供的双馈电机定子电流失真区域判断方法的实施例如下：

本实施例中双馈电机的发电功率为1.5MW；

首先，利用互感器采集三相定子电流，利用传感器采集三相转子电流，将采集的三相定子电流和三相转子电流发送到风机变频系统进行存储；

其次，风机变频系统将三相定子电流与三相转子电流分别进行3s/2s(三相静止坐标系到两相静止坐标系)变换，得到定子电流两相静止αβ坐标系下的两个坐标分量Isα和Isβ与转子电流两相静止αβ坐标系下的两个坐标分量Irα和Irβ；

其中三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换矩阵为：

然后，风机变频系统根据得到的定子电流的两个坐标分量Isα、Isβ计算定子电流的幅值Is_mag，根据转子电流的两个坐标分量Irα、Irβ计算转子电流的幅值Ir_mag，定子电流与转子电流幅值计算公式分别为：

如果定子电流互感器测量值准确，则转子电流和定子电流幅值之间差k(定转子变比)倍，由公式(2)与公式(3)计算转子电流与定子电流的幅值差DIF：

DIF＝|Is_mag*k-Ir_mag| (4)

Crowbar电路为双馈变频器中的一种转子过流保护电路，当Crowbar开通时，转子逆变器被短路，因而其电流为0；由于电网电压跌落，定子电流中含有直流分量，因而定子电流会失真；定子电流失真且转子逆变器电流为0，此时幅值差也比较小，为了排除这种情况，紧接着，由风机变频系统判断Crowbar电路是否接通，若判断结果为“否”，则转子电流与定子电流的幅值差保持不变，采用均值滤波器对幅值差进行滤波；若判断结果为“是”，则转子电流与定子电流幅值差的基础上叠加恒定值2000A后采用频率为50Hz均值滤波器对幅值差进行滤波；

其次，将经过滤波的幅值差同时送入失真判断滞环和深度失真判断滞环，失真判断滞环的滞环比较值为300A/100A，深度失真判断滞环滞环比较值为500A/200A；若深度失真判断滞环输出高电平，则该时刻采集的定子电流深度失真，反之为非深度失真；若失真判断滞环输出高电平，则该时刻采集的定子电流失真，反之为未失真；

再次，将失真判断滞环输出和取反后的深度失真判断滞环输出进行逻辑与运算，若逻辑与运算结果为高电平，则该时刻采集的定子电流轻度失真。