[發明專利]一種基于開繞組結構的風力發電高壓直流并網系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310206474.7
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103280838A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 年珩;曾恒力;周義杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于開繞組結構的風力發電高壓直流并網系統，其特征在于，包括：一臺永磁同步風力發電機、兩臺機側變流器J1～J2、兩臺直流升壓器S1～S2和一控制器；所述的永磁同步風力發電機具有三相繞組，所述的機側變流器采用三相全橋可控整流器；

所述的永磁同步風力發電機任一相繞組的一端與機側變流器J1中對應相上下橋臂的中心接點相連，另一端與機側變流器J2中對應相上下橋臂的中心接點相連；

機側變流器J1的直流輸出端與直流升壓器S1的輸入端對應連接，機側變流器J2的直流輸出端與直流升壓器S2的輸入端對應連接，直流升壓器S1的輸出端與直流升壓器S2的輸出端串聯后并入直流輸電母線；

所述的控制器用于采集永磁同步風力發電機的端電壓、相電流以及兩臺機側變流器的直流輸出電壓，進而通過控制策略構造出PWM信號以對兩臺機側變流器以及兩臺直流升壓器進行控制。

2.根據權利要求1所述的風力發電高壓直流并網系統，其特征在于：所述的機側變流器的直流輸出端并聯有直流母線電容。

3.根據權利要求1所述的風力發電高壓直流并網系統，其特征在于：所述的直流升壓器由一電抗器、一逆變器、一變壓器和一整流器依次連接組成。

4.根據權利要求3所述的風力發電高壓直流并網系統，其特征在于：所述的逆變器采用單相全橋可控逆變器，所述的整流器采用單相全橋不控整流器，所述的變壓器采用單相高頻交流變壓器。

5.一種如權利要求1～4任一權利要求所述的風力發電高壓直流并網系統的控制方法，包括如下步驟：

對于機側變流器的控制：

A1.采集永磁同步風力發電機的端電壓和相電流以及兩臺機側變流器的直流輸出電壓，進而估算出永磁同步風力發電機的轉速和轉子位置角；

A2.利用所述的轉子位置角對相電流進行dq變換，得到相電流的d軸分量和q軸分量；

A3.根據所述的轉速以及相電流的d軸分量和q軸分量，計算出永磁同步風力發電機的實際輸出功率、有功軸電壓補償量和無功軸電壓補償量；進而根據基于無功軸電流為零的矢量控制算法計算出有功軸電壓指令和無功軸電壓指令；

A4.對有功軸電壓指令和無功軸電壓指令進行分配，得到兩臺機側變流器各自的有功軸電壓指令分量和無功軸電壓指令分量；進而通過SVPWM技術構造得到兩組PWM信號以分別對兩臺機側變流器進行控制；

對于直流升壓器的控制：

B1.對于任一臺直流升壓器，使該直流升壓器所連接機側變流器的直流輸出電壓與預設的直流參考電壓進行比較，得到直流電壓誤差；

B2.對所述的直流電壓誤差進行PI調節，得到占空比信號；

B3.使所述的占空比信號與給定的鋸齒波信號進行比較，生成一組PWM信號以對該直流升壓器進行控制。

6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述的步驟A1中，采用反電勢估測法或高頻信號注入法估算永磁同步風力發電機的轉速和轉子位置角。