[發明專利]共用LC并網濾波器的多定子繞組端口電機系統

有效

• 申請號: 201310513771.6
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103532477A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 王政
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02M5/458;H02M7/219;H02M7/23
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及電機領域，尤其是多定子繞組端口的電機系統，具體而言涉及一種共用LC并網濾波器的多定子繞組端口電機系統。

背景技術

目前電機系統功率要求越來越大，電機尺寸也相應越來越大。傳統的電機系統定子繞組為三相，通過三相繞組的并聯或串聯來增大電機功率，采用三相功率變換器對電機進行饋電。這種傳統三相電機由于繞組集中，并分布在電機的整個角度空間，因此不利于電機的模塊化生產和裝配。電機功率的不斷增大，給電機的生產和裝配帶來了更大的困難。同時當電機中某一相繞組出現故障，會影響其他兩相電機繞組運行，進而影響整個電機正常運行。

為了克服三相電機系統的這些缺點，提出了多個三相繞組構成的多相電機系統。這種多相電機系統具有多個三相繞組，可以實現模塊化生產和維修。這些多三相繞組具有多個三相繞組端口，可以由多個電力電子變換器通道進行饋電。當某一套三相繞組發生故障時，其他繞組仍可以由相應的電力電子變換器供電、繼續工作，系統的可靠性得到提高。對于電機的三相繞組兩端都引出的繞組接法，這兩個定子繞組端口同樣可以由兩臺電力電子變換器獨立供電，當其中某一個電力電子變換器通道發生故障時，不影響另一個變換器通道的正常工作。

由于這種多通道電力電子變換器供電的多定子繞組電機常由多個電力電子變換器獨立供電，這些電力電子變換器需要在電網側和電網相連。為了減小并網電流諧波，這些并網變換器在電網側常采用LC濾波器。傳統的多個并網變換器就需要多個LC濾波器，這樣系統的成本將增加。同時需要對多個LC濾波器進行獨立控制，需要更多和更復雜的控制器。另外，對于電網側帶有LC濾波器的電壓源型整流器如何在各種不對稱電網條件下有效運行目前還沒有很好的策略。

發明內容

針對現有技術的缺陷或不足，本發明旨在提供一種共用LC并網濾波器的多定子繞組端口電機系統，在電機側通過多個獨立的電壓源型逆變器對多繞組端口電機進行獨立饋電，提高了電機系統的可靠性和容錯性。

為達成上述目的，本發明提出一種共用LC并網濾波器的多定子繞組端口電機系統，包括：

位于電機側的多個電機定子繞組端口，該多個電機定子繞組端口分別由多個獨立的電壓源型逆變器饋電；

所述電壓源型逆變器分別由獨立的直流母線電容供電；

所述直流母線電容分別與獨立的電壓源型整流器連接，由相應的電壓源型整流器對其供電；

所述電壓源型整流器通過各自的交流側電感并聯，并在電網側共用LC濾波器；

所述LC濾波器包括三相并網電感以及與之并聯的三相濾波電容，其中：所述三相并網電感的另一端與三相電網相連接，所述三相濾波電容的另一端與各電壓源型整流器的交流側電感并聯連接；

所述電壓源型整流器對應直流母線電容的電壓由該電壓源型整流器的控制模塊控制。

進一步，所述位于電機側的多個電機定子繞組端口的連接形式包括下述三種形式之一：多個中性點不連接的三相定子繞組；多個中性點連接的三相定子繞組；兩端同時接出三相定子繞組。

進一步，所述電壓源型整流器包括電壓源型整流器一和電壓源型整流器二，所述直流母線電容包括直流母線電容一和直流母線電容二，所述電壓源型逆變器包括電壓源型逆變器一和電壓源型逆變器二，其中：

所述濾波器電容通過交流側電感和交流側電感分別與電壓源型整流器一和電壓源型整流器二相連；

所述電壓源型整流器一和直流母線電容一相連；

所述電壓源型整流器二和直流母線電容二相連；

所述直流母線電容一和電壓源型逆變器一相連，給其供電；

所述直流母線電容二和電壓源型逆變器二相連，給其供電；

所述電壓源型逆變器一和電壓源型逆變器二分別與所述雙繞組三相中性點不連接電機的兩套定子繞組端口連接并給其供電。

進一步，所述電壓源型整流器二的控制模塊所采用控制方法包括以下步驟：

1）直流母線電容二的電壓控制器產生電壓源型整流器二對應的電壓源型整流器二有功功率參考值利用直流母線電容二的鎖相環模塊二根據濾波電容電壓u_Cα,u_Cβ獲得電容電壓向量相角θ₂；

2）電壓源型整流器二的并網電流參考值模塊根據電壓源型整流器二有功功率參考值電壓源型整流器二無功功率參考值電容電壓向量相角θ₂、濾波電容電壓u_Cα,u_Cβ獲得電壓源型整流器二的輸出電流參考值