【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及發電機控制，尤其涉及一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法。
技術介紹
1、柴油發電機已廣泛應用于獨立電力系統中，作為主要的電力來源。然而，柴油發動機的燃油效率與其工作負荷密切相關，通常在70％-80％額定負荷時效率最高。在低負載功率下，柴油發動機的燃油消耗顯著增加，表現為效率低、經濟性差。這是因為在低功率運行時，柴油發動機的機械損耗和能量損耗相對較高，導致燃油的利用率降低。此外，柴油發動機在低負載狀態下容易產生積碳和機件磨損，影響其長期運行的可靠性和壽命。
2、為了緩解這些問題，近年來越來越多的研究和應用集中在將儲能系統與柴油發電機系統相結合的混合供電方案上。儲能系統通過在低負載時提供電力輸出，可以有效減少柴油發動機在低效工作區間的運行時間，延長其使用壽命，并降低燃油消耗。然而，儲能系統的功率等級通常相對較小，難以長期或大功率供電，特別是在負載需求波動較大或持續增長的情況下，儲能系統獨立運行無法滿足全部用電需求。因此，如何有效地協調柴油發電機與儲能系統的聯合運行，發揮各自優勢，成為當前研究的熱點。
3、在發電機選型方面，雙繞組感應發電機具備兩套繞組，可以通過控制繞組的高性能控制，確保功率繞組輸出高質量電能，具有較高應用價值，其控制繞組側的靜止勵磁變換器直流側可用儲能代替普通電源，可同時起到為電機提供勵磁和補充負載功率的作用，可以實現儲能和柴油發電機的高效組合。但受限于單變換器，系統控制自由度有限，無法實現對儲能、雙繞組感應發電機的獨立控制，且級聯架構輸出功率端口統一，難以實現兩者功率的
技術實現思路
1、針對上述
技術介紹
中現有技術的不足，本專利技術提供了一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，目的在于實現儲能與發電機輸出功率的解耦，實現不同負荷等級場景下的系統功率分配及協同供電。
2、為實現以上技術目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、一種雙繞組感應發電機系統，包括雙繞組感應發電機、儲能單元、靜止勵磁變換器、柴油發動機，所述雙繞組感應發電機的兩套繞組包括控制繞組和功率繞組，所述控制繞組與所述靜止勵磁變換器交流測連接，所述功率繞組與負載連接，所述儲能單元與所述靜止勵磁變換器的直流側連接；所述系統的儲能單元和雙繞組感應發電機共用同一功率輸出端口；所述系統的儲能單元與發電機容量比為1：2；
4、一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，通過基于轉子磁鏈定向的坐標變換，將控制繞組電流解耦為勵磁控制和電磁轉矩控制兩部分，實現對發電機輸出功率的獨立調節，并通過發電機電磁轉矩的控制，實現儲能單元功率的被動調控；
5、所述自適應功率控制方法步驟如下:
6、步驟s1、將控制繞組側的三相電流轉換到dq坐標系下,獲得d軸和q軸電流分量；
7、步驟s2、根據負載側的額定電壓與發電機功率繞組側的實際輸出電壓，得到控制繞組的d軸電流分量給定值以及d軸電壓分量給定值；
8、步驟s3、計算發電機設定輸出功率；
9、步驟s4、根據步驟s3得到的發電機設定輸出功率計算對應的電磁轉矩給定值以及實際電磁轉矩；
10、步驟s5、將發電機的電磁轉矩給定值與實際電磁轉矩進行比較，計算轉矩誤差，利用pi控制器調節該誤差，并生成控制繞組的q軸電流分量給定值；
11、步驟s6、通過svpwm技術生成靜止勵磁變換器的驅動信號；所述svpwm為空間矢量脈寬調制；
12、所述自適應功率控制方法能夠實現儲能單元與發電機輸出功率的解耦，實現不同負荷等級場景下的系統功率分配及協同供電。
13、進一步的，所述步驟s1具體為基于雙繞組感應發電機轉子磁鏈定向，將控制繞組側三相電流轉化到dq坐標系下，獲得控制繞組電流d軸分量實際值icd和q軸分量實際值icq。
14、控制繞組d軸電流可以控制發電機勵磁，實現端電壓穩定；q軸電流可以控制發電機的電磁轉矩，實現對發電機輸出功率的獨立控制，進而可以實現儲能單元與發電機的功率解耦，有利于兩者的功率分配設置。
15、進一步的，所述步驟s2具體為將負載側額定電壓與發電機功率繞組側實際輸出電壓做比較，所得電壓誤差通過pi控制器得到控制繞組d軸電流分量給定值icd*。將d軸電流分量給定值icd*與d軸分量實際值icd比較得到電流誤差，將電流誤差通過pi控制器得到控制繞組d軸電壓分量給定值ucd*。
16、進一步的，所述步驟s3中發電機設定輸出功率計算方式為：以柴油發動機燃油損耗最低為優化目標，同時確保儲能單元荷電狀態soc維持在合理狀態，實施基于動態規劃的功率分配策略，以確定發電機設定輸出功率p*；
17、所述策略實施方法如下：
18、設定儲能單元工作荷電狀態約束條件為soc＝[socmin，socmax]，設定儲能單元端口功率約束條件為pbat＝[-pch_max,pdis_max]，其中pch_max為儲能單元最大充電功率，pdis_max為儲能單元最大放電功率；
19、依據柴油發動機燃油損耗曲線初步設定發電機輸出功率約束條件為pg＝[pg_min,pg_max]；
20、通過負荷需求預測負載功率變化曲線pl(t)，t為發電機系統供電時間；
21、設定狀態為：st＝(soc,pg)；
22、設定決策變量為儲能單元端口功率pbat；
23、設定狀態方程為：
24、
25、設定目標函數為最小化燃油損耗：
26、
27、其中ffuel(pg(t))為發電機不同輸出功率下的燃油損耗；
28、初始化一個二維動態規劃列表dp[t][soc]，用于存儲在每個時間步和每個狀態下的最優解，即soc、pbat、pg在約束條件內的最低燃油消耗量，初始設定dp[t][soc]＝inf，inf為無窮大；
29、完成初始條件設定，通過動態規劃計算不同狀態下燃油損耗最低對應的儲能單元和發電機輸出功率值；
30、所述動態規劃的流程為內層、中間層、外層三層循環計算，所述內層為電功率循環，所述中間層為儲能狀態循環，所述外層為時間步循環；
31、所述放電功率循環具體如下：
32、設此時刻為t，對應負載功率為pl(t)，儲能單元荷電狀態為soc(n)，在該狀態下，儲能單元端口功率為pbat；
33、計算下一個荷電狀態soc(n+1)：
34、soc(n+1)＝soc(n)-pbat·δt
35、計算該狀態分配給發電機的功率：
36、pg＝pl(t)-pbat
37、若pg超出發電機輸出功率約束條件，跳過以下步驟，進入下一循環；
38、確定當前發電機功率pg下的燃油損耗ffuel(pg)；
39、如果socmin&l本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述系統包括雙繞組感應發電機、儲能單元、靜止勵磁變換器、柴油發動機，所述雙繞組感應發電機的兩套繞組包括控制繞組和功率繞組，所述控制繞組與所述靜止勵磁變換器交流測連接，所述功率繞組與負載連接，所述儲能單元與所述靜止勵磁變換器的直流側連接；所述系統的儲能單元和雙繞組感應發電機共用同一功率輸出端口；所述系統的儲能單元與發電機容量比為1：2；
2.根據權利要求1所述的一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述步驟S1具體為基于雙繞組感應發電機轉子磁鏈定向，將控制繞組側三相電流轉化到dq坐標系下，獲得控制繞組電流d軸分量實際值icd和q軸分量實際值icq；
3.根據權利要求1所述的一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述步驟S2具體為將負載側額定電壓與發電機功率繞組側實際輸出電壓做比較，所得電壓誤差通過PI控制器得到控制繞組d軸電流分量給定值icd*；將d軸電流分量給定值icd*與d軸分量實際值icd比較得到電流誤差，將電流誤差通過PI控制器得到控制繞組d軸電壓分量給定
4.根據權利要求1所述的一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述步驟S3中發電機設定輸出功率計算方式為：以柴油發動機燃油損耗最低為優化目標，同時確保儲能單元荷電狀態SOC維持在合理狀態，實施基于動態規劃的功率分配策略，以確定發電機設定輸出功率P*；
5.根據權利要求1所述的一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述步驟S4中發電機設定輸出功率P*下對應的電磁轉矩給定值Te*計算如下：
6.根據權利要求1所述的一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述步驟S5具體為將電磁轉矩給定值Te*和實際發電機電磁轉矩Te比較所得的轉矩誤差通過PI控制器得到控制繞組q軸電流分量給定值icq*；將q軸電流分量給定值icq*與d軸分量實際值icq比較得到電流誤差，將電流誤差通過PI控制器得到控制繞組q軸電壓分量給定值ucq*。
7.根據權利要求1所述的一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述步驟S6具體為將控制繞組電壓給定值ucd*、ucq*轉化到兩相靜止坐標系下，通過SVPWM技術得到驅動信號，并作用于靜止勵磁變換器，實現對供電系統的控制。
...【技術特征摘要】
1.一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述系統包括雙繞組感應發電機、儲能單元、靜止勵磁變換器、柴油發動機，所述雙繞組感應發電機的兩套繞組包括控制繞組和功率繞組，所述控制繞組與所述靜止勵磁變換器交流測連接，所述功率繞組與負載連接，所述儲能單元與所述靜止勵磁變換器的直流側連接；所述系統的儲能單元和雙繞組感應發電機共用同一功率輸出端口；所述系統的儲能單元與發電機容量比為1：2；
2.根據權利要求1所述的一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述步驟s1具體為基于雙繞組感應發電機轉子磁鏈定向，將控制繞組側三相電流轉化到dq坐標系下，獲得控制繞組電流d軸分量實際值icd和q軸分量實際值icq；
3.根據權利要求1所述的一種雙繞組感應發電機系統自適應功率控制方法，其特征在于，所述步驟s2具體為將負載側額定電壓與發電機功率繞組側實際輸出電壓做比較，所得電壓誤差通過pi控制器得到控制繞組d軸電流分量給定值icd*；將d軸電流分量給定值icd*與d軸分量實際值icd比較得到電流誤差，將電流誤差通過pi控制器得到控制繞組d軸電壓分量給定值ucd*。
4.根據權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣飛龍，卜飛飛，趙亞俊，薛鵬，田益坤，劉皓喆，黃文新，秦海鴻，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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