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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107465208A(43)申请公布日2017.12.12(21)申请号201710733060.8(22)申请日2017.08.24(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人曹政李鹏张永明(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人顾勇华(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称改进式双馈风力发电机系统及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种改进式双馈风力发电机系统及其控制方法,其系统包括齿轮增速箱、双馈风力发电机、无极变速器以及磁变流器,齿轮增速箱前端连接风电叶片,后端连接双馈风力发电机电机轴,双馈风力发电机电机轴还连接无极变速器和离合器,双馈风力发电机电压输出端分别连接磁变流器和逆变器,逆变器通过电源线连接电源系统。本发明系统和方法能应对电网不稳定状况,通过采用分级控制策略,选择性使用磁变流器、无极变速器和离合器,对双馈风力发电机的主轴的扭矩进行自动调控,能够避免发生电机组和风电片加速,而导致机轴受过大扭矩变形,甚至轮轴断裂现象,保障双馈风力发电机系统的正常工作,并提高设备的使用寿命。CN107465208ACN107465208A权利要求书1/2页1.一种双馈风力发电机的控制方法,其特征在于,采用三级控制方案对双馈风力发电机的工作方式进行选择控制,设定扭矩参考值的关系为J1﹤J2﹤J3,根据扭矩参考值实施对双馈风力发电机的不同工作状态的选择控制,具体如下:a.第一级控制方案:当主控制系统检测到双馈风力发电机的主轴的扭矩未达到设定的明显扭矩参考值J1时,采用磁变流器控制方法,通过增大双馈风力发电机的风电叶片阻尼,来减小双馈风力发电机的主轴的扭矩,实现双馈风力发电机转子的减速控制;b.第二级控制方案:当主控制系统检测到双馈风力发电机的主轴的扭矩达到明显扭矩参考值J2时,或者超过明显扭矩参考值J2时,但未达到需要停机操作时的双馈风力发电机的主轴工作极限扭矩参考值J3时,采用无级变速器控制方法,来减小双馈风力发电机的主轴的扭矩,实现双馈风力发电机转子的减速控制;c.第三级控制方案:当主控制系统检测到双馈风力发电机的主轴的扭矩达到双馈风力发电机的主轴工作极限扭矩参考值J3时,采用自动离合控制方法,来减小双馈风力发电机的主轴的扭矩,控制离合器脱开双馈风力发电机的风电叶片和转子,切断风电叶片和转子之间的动力传输,能使双馈风力发电机的转子处于空载状态。2.一种改进式双馈风力发电机系统,包括风电叶片(5)、齿轮增速箱(1)、双馈风力发电机(2)和逆变装置,所述齿轮增速箱(1)前端连接风电叶片(5),后端连接双馈风力发电机(2)的电机主轴,其特征在于:还设有磁变流器(4)、无极变速器(3)、离合器(6)和主控制系统,所述双馈风力发电机(2)电机轴还连接无极变速器(3)和离合器(6),所述双馈风力发电机(2)电压输出端分别连接磁变流器(4)和AC-DC-AC逆变器(7),其中,所述AC-DC-AC逆变器(7)还通过电源线连接电源系统(8),所述双馈风力发电机(2)通过AC-DC-AC逆变器(7)与电网连接;采用三级控制方案对双馈风力发电机(2)的工作方式进行选择控制,设定扭矩参考值的关系为J1﹤J2﹤J3,根据扭矩参考值由主控制系统实施对双馈风力发电机(2)的不同工作状态的选择控制,具体如下:a.第一级控制方案:当主控制系统检测到双馈风力发电机(2)的主轴的扭矩未达到设定的明显扭矩参考值J1时,采用磁变流器控制方法,通过主控制系统控制磁变流器(4)来增大双馈风力发电机(2)的风电叶片(5)的阻尼,来减小双馈风力发电机(2)的主轴的扭矩,实现双馈风力发电机(2)的转子的减速控制;b.第二级控制方案:当主控制系统检测到双馈风力发电机(2)的主轴的扭矩达到明显扭矩参考值J2时,或者超过明显扭矩参考值J2时,但未达到需要停机操作时的双馈风力发电机(2)的主轴工作极限扭矩参考值J3时,采用无级变速器控制方法,通过主控制系统控制无极变速器(3)来减小双馈风力发电机(2)的主轴的扭矩,实现双馈风力发电机(2)的转子的减速控制;c.第三级控制方案:当主控制系统检测到双馈风力发电机(2)的主轴的扭矩达到双馈风力发电机(2)的主2CN107465208A权利要求书2/2页轴工作极限扭矩参考值J3时,采用自动离合控制方法,来减小双馈风力发电机(2)的主轴的扭矩,主控制系统控制离合器(6)脱开双馈风力发电机(2)的风电叶片(5)和转子,切断风电叶片(5)和转子之间的动力传输,能使双馈风力发电机(2)的转子处于空载状态。3.根据权利要求2所述改进式双馈风力发电机系统,其特征