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专利号: 2014106352517
申请人: 天津理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于线性扩张状态观测器LESO的SMES控制装置,包括含SMES超导线圈的风电场,其特征在于它包括信号调理模块、信号驱动模块、DSP控制模块、变流器监控模块和变流器模块;其中,所述信号调理模块的输入端通过电流互感器和电压互感器采集风电场母线电流和母线电压,其输出端与DSP控制模块的TMS320F2812DSP芯片的ADC引脚连接;所述信号驱动模块的输入端接收来自TMS320F2812DSP芯片的EVA和EVB引脚的信号,其输出端与变流器模块的输入端连接;所述DSP控制模块TMS320F2812DSP芯片的SCIA引脚与变流器监控模块呈双向连接;所述变流器模块的输出端输出控制信号给SMES超导线圈。

2.根据权利要求1所示一种基于线性扩张状态观测器LESO的SMES控制装置,其特征在于所述信号调理电路是由交流电压传感器和滤波调理电路构成;所述交流电压传感器的输入端通过互感器接收风电场母线电信号,其输出端与滤波调理电路的输入端连接;所述滤波调理电路的输出端通过锁相环电路与DSP控制模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所示一种基于线性扩张状态观测器LESO的SMES控制装置,其特征在于所述电压传感器是科海公司KD250V/J2V模块。

4.根据权利要求1所示一种基于线性扩张状态观测器LESO的SMES控制装置,其特征在于所述DSP控制模块采用TMS320F2812DSP芯片,其内置模块包括EV事件管理器、ADC模数转换器、SCI串口通信模块;其中,所述EV事件管理器由发出PWM1-6信号的EVA模块和发出PWM7-8型号EVB模块构成;所述ADC模数转换模块接收信号调理电路的8路模拟信号并进行采样处理;所述CAPI模块通过锁相环电路对信号调理电路的信号进行锁相捕捉;所述SCI串口通信模块由用于接收监控系统命令的SCIB模块和用于接收控制命令,传输变流器状态及数据,传输变流器状态的SCIA模块构成;所述SCIA模块与变流器监控模块呈双相连接。

5.根据权利要求1所示一种基于线性扩张状态观测器LESO的SMES控制装置,其特征在于所述变流器模块由变流器和斩波器构成;所述信号驱动模块由IPM驱动电路和IGBT驱动电路构成;其中,所述变流器接收IPM驱动电路发出的驱动信号;所述斩波器接收IGBT驱动电路发出的驱动信号;所述IPM驱动电路的输入端与EVA模块的输出端连接;所述IGBT驱动电路的输入端与EVB模块的输出端连接。

6.根据权利要求5所示一种基于线性扩张状态观测器LESO的SMES控制装置,其特征在于所述IPM驱动电路是PM150CLA120模块;所述IGBT驱动电路是三菱公司的CM150DY-24A模块。

7.一种基于线性扩张状态观测器LESO的SMES控制方法,其特征在于它包括以下步骤:

①由电流互感器和电压互感器采集风电场母线的电压电流信号;

②将步骤①采集的风电场的母线电压作为给定值Uref,经过信号调理电路中的交流电压传感器得到测量值Umes,经信号调理电路的滤波调理电路后作为DSP控制模块的ADC模数转换器的输入信号;

③对于步骤②的信号在DSP控制模块进行处理,根据LADRC控制理论,构建LADRC控制器,由线性扩张状态观测器LESO和比例控制器构成;

④假设比例控制器参数为kp,线性扩张状态观测器LESO的参数为b0,且通过线性扩张状态观测器LESO的输入输出关系为:其中Z1和Z2分别为LESO的输出变量,y为电压变量,在这里取交流电压传感器测量值Umes,u为LADRC控制器的中间变量,其中s为拉氏变换算子,β1,β2为LESO中的参数,其中LADRC和LESO中具体的信号处理过程;

⑤LADRC控制器输出的控制量为UVSC,UVSC经过DSP控制模块,发出PWM信号,再经过信号驱动电路控制驱动控制模块的开关动作,从而控制变流器模块的输出功率,最终达到控制SEMS超导线圈的目的。

所述步骤④中根据LADRC应用的经验,比例控制器参数选择为kp=500;LADRC参数根据应用经验选择为b0=30;线性扩张状态观测器LESO的参数选择为β1=200;β2=

10000。

8.根据权利要求7所示一种基于线性扩张状态观测器LESO的SMES控制方法,其特征在于所述步骤⑤发出的PWM信号为6路0-3.3V信号。