[發(fā)明專利]基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110047597.1
• 申請日: 2011-02-28
• 公開（公告）號: CN102110990A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫堯;粟梅;王輝;潘攀;羅朝旭;韓華;于晶榮;楊建;廖威;李幸;陳輝華;桂衛(wèi)華;王一軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M5/44;H02M5/458;H02J3/18;H02P9/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，整流級的交流側(cè)與電網(wǎng)相接，整流級的直流側(cè)與逆變級的直流側(cè)對接，逆變級的交流側(cè)與永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出端相接，永磁同步發(fā)電機(jī)與風(fēng)機(jī)相接；主動保護(hù)電路的輸入側(cè)接逆變器的直流側(cè)，主動保護(hù)電路的輸出側(cè)與整流級的交流側(cè)相接；

所述的整流級為由六個功率器件組件組成的三相整流橋，每一個功率器件組件由一個可控半導(dǎo)體功率開關(guān)和功率二極管串接而成；逆變級是由6個IGBT組成的三相橋式逆變器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的主動保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)如下：

整流二極管模塊是由6個整流二極管相接形成的三相整流橋式電路；電容Ce跨接在整流二極管模塊的直流側(cè)；

電容Ce的負(fù)極接IGBT?g3的發(fā)射極，IGBT?g3的集電極和逆變級直流側(cè)的地端相連、電容Ce的正極接IGBT?g1的集電極，IGBT?g1的發(fā)射極接逆變級直流側(cè)的正電壓端；

由第一分壓電阻和第二分壓電阻串接而成的取樣電路與電容Ce并聯(lián)；

滯環(huán)比較器的輸入端接第一分壓電阻和第二分壓電阻的公共連接點(diǎn)，滯環(huán)比較器的輸出端接IGBT?g2的驅(qū)動器，驅(qū)動器的輸出接IGBT?g2的門極，IGBT?g2的發(fā)射極接電容Ce的負(fù)極，IGBT?g2的集電極經(jīng)電阻RD接電容Ce的正極。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的整流級的交流側(cè)通過濾波器與電網(wǎng)相接。

4.一種基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，將永磁同步發(fā)電機(jī)輸出的電能饋送到電網(wǎng)中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電方法，其特征在于，基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有兩種啟動方式：

第一種啟動方法：逆變級所有IGBT均處于閉合狀態(tài)，相當(dāng)于二極管整流發(fā)電狀態(tài)，而整流級則按正常方式運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升至其所產(chǎn)生的反電動勢高于電網(wǎng)電壓時，這時發(fā)電機(jī)定子繞組有連續(xù)電流通過，再使逆變級所有IGBT完全按正常方式運(yùn)行，完成了基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的啟動；

第二種啟動方法，在啟動之初，關(guān)閉整流級的所有可控半導(dǎo)體功率開關(guān)，開啟主動保護(hù)電路中的IGBT?g1和IGBT?g3，主動保護(hù)電路和逆變級一起構(gòu)成通用變頻器以控制永磁發(fā)電機(jī)，從而避免第一種啟動方式下的系統(tǒng)啟動之初低速運(yùn)行不受控制的死區(qū)，直到發(fā)電機(jī)定子電流大于1A時，關(guān)閉IGBT?g1和g3，同時，啟動逆疏松矩陣變換器的正常調(diào)制程序，完成基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的啟動。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于逆疏松矩陣變換器的風(fēng)力發(fā)電方法，其特征在于，采用基于電流空間矢量角的閉環(huán)PI控制方法控制無功功率，控制量其中θ為輸入電流參考矢量角，δ為電網(wǎng)電壓矢量角，δ由鎖相環(huán)電路獲取，sat(·)為飽和函數(shù)，其上限為下限為λ^-1{}為拉普拉斯反變換，s為拉普拉斯變換的復(fù)變量，i_q為無功電流，為電網(wǎng)電流矢量在電網(wǎng)電壓矢量方向上的投影，為了實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制，為無功電流給定值，k_p和k_i分別為比例系數(shù)和積分系數(shù)。