[發(fā)明專利]離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)兩發(fā)電機(jī)級(jí)聯(lián)運(yùn)行控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410625688.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104319813A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿強(qiáng);夏長(zhǎng)亮;王志強(qiáng);單長(zhǎng)帥;趙晨棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

1.一種離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)兩發(fā)電機(jī)級(jí)聯(lián)運(yùn)行控制系統(tǒng)，其特征是，結(jié)構(gòu)為：兩臺(tái)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)定子接不控整流電路；每套不控整流電路后接一套升壓斬波電路；每套升壓斬波電路包括一個(gè)升壓電感、一個(gè)升壓用功率開(kāi)關(guān)管和一個(gè)快恢復(fù)二極管，所述的升壓電感串聯(lián)在本升壓斬波電路的輸入正極與升壓用功率開(kāi)關(guān)管正向?qū)ㄝ斎攵酥g，所述的快恢復(fù)二極管陽(yáng)極與升壓用功率開(kāi)關(guān)管正向?qū)ㄝ斎攵诉B接，陰極與本升壓斬波電路的輸出正極連接；第1套升壓斬波電路的輸出正極和第2套升壓斬波電路的輸出負(fù)極分別與儲(chǔ)能電容正負(fù)極相連，兩套升壓斬波電路的輸出端通過(guò)一個(gè)換流用功率開(kāi)關(guān)管串聯(lián)連接，其連接方式為，第1套電路的輸出負(fù)極與換流用功率開(kāi)關(guān)管正向?qū)ㄝ敵龆诉B接，第2套電路的輸出正極與換流用功率開(kāi)關(guān)管正向?qū)ㄝ斎攵诉B接；第1套升壓斬波電路的輸入負(fù)極與第2套升壓斬波電路的輸入負(fù)極通過(guò)一個(gè)級(jí)聯(lián)用二極管連接，該級(jí)聯(lián)用二極管的陰極與第1套電路的輸入負(fù)極連接，陽(yáng)極與第2套電路的輸入負(fù)極連接；第1套升壓斬波電路的升壓用功率開(kāi)關(guān)管正向?qū)ㄝ斎攵伺c第2套升壓斬波電路的升壓用功率開(kāi)關(guān)管正向?qū)ㄝ斎攵酥g也通過(guò)一個(gè)級(jí)聯(lián)用二極管連接，該級(jí)聯(lián)用二極管陰極與第1套電路的升壓用功率開(kāi)關(guān)管正向?qū)ㄝ斎攵诉B接，陽(yáng)極與第2套電路的升壓用功率開(kāi)關(guān)管正向?qū)ㄝ斎攵诉B接。

2.一種離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)兩發(fā)電機(jī)級(jí)聯(lián)運(yùn)行控制方法，其特征是，借助于如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，并包括如下步驟：

步驟一、由永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理，并分析電流換相過(guò)程，得不控整流電路輸出電壓平均值為

U1d=36πKeω1-2Vdiode-36ω1LsI1sU2d=36πKeω2-2Vdiode-36ω2LsI2s]]>

式中，U_1d、U_2d分別為兩套不控整流電路輸出電壓平均值；ω₁、ω₂分別為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；I_1s、I_2s分別為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)相電流有效值；K_e為反電勢(shì)系數(shù)；V_diode為不控整流電路二極管管壓降；L_s為發(fā)電機(jī)定子相電感；

步驟二、分別計(jì)算升壓斬波電路串、并聯(lián)狀態(tài)下升壓用功率開(kāi)關(guān)管占空比

由升壓斬波電路原理可得不控整流電路輸出電壓平均值與升壓斬波電路輸出電壓平均值間的關(guān)系為

U1dc=11-d1U1dU2dc=11-d2U2d]]>

式中，U_1dc、U_2dc分別為兩套升壓斬波電路輸出電壓平均值；d₁、d₂分別為兩個(gè)升壓用功率開(kāi)關(guān)管的占空比。

當(dāng)兩套升壓斬波電路處于串聯(lián)狀態(tài)時(shí)，直流側(cè)電容電壓為

U_dc＝U_1dc+U_2dc

式中，U_dc為直流側(cè)電容電壓。

當(dāng)兩套升壓斬波電路處于并聯(lián)狀態(tài)時(shí)，直流側(cè)電容電壓為

U_dc＝U_1dc＝U_2dc

由以上公式即能夠近似計(jì)算出不同轉(zhuǎn)速、不同級(jí)聯(lián)方式下的升壓用功率開(kāi)關(guān)管占空比；

步驟三、滯環(huán)控制方法

設(shè)定系統(tǒng)中升壓用功率開(kāi)關(guān)管占空比上下限，由上下限及計(jì)算得到的占空比確定狀態(tài)切換臨界轉(zhuǎn)速；把計(jì)算得到的不同轉(zhuǎn)速下占空比與上下限值相比較，在串聯(lián)方式下，當(dāng)計(jì)算得到的占空比低于下限值時(shí)，該轉(zhuǎn)速即為由串聯(lián)方式切換至并聯(lián)方式的臨界轉(zhuǎn)速ω_max；在并聯(lián)方式下，當(dāng)計(jì)算得到的占空比高于上限值時(shí)，該轉(zhuǎn)速即為由并聯(lián)方式切換至串聯(lián)方式的臨界轉(zhuǎn)速ω_min；

當(dāng)風(fēng)速較低時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢、端電壓較低，令換流用功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，使系統(tǒng)工作于串聯(lián)狀態(tài)，以滿足逆變器對(duì)直流側(cè)電容電壓的要求；當(dāng)風(fēng)速升高時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，端電壓較高，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速均超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速ω_max時(shí)，令換流用功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，使系統(tǒng)工作于并聯(lián)狀態(tài)，保證直流側(cè)電容電壓的穩(wěn)定，同時(shí)避免了升壓用功率開(kāi)關(guān)管出現(xiàn)極限占空比；當(dāng)風(fēng)速降低時(shí)，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速均低于臨界轉(zhuǎn)速ω_min時(shí)，令換流用功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，使系統(tǒng)重新回到串聯(lián)狀態(tài)。

3.如權(quán)利要求2所述的離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)兩發(fā)電機(jī)級(jí)聯(lián)運(yùn)行控制方法，其特征是，令ω_max>ω_min，使得算法具有滯環(huán)功能，當(dāng)風(fēng)速在某處頻繁振蕩時(shí)，避免了頻繁切換系統(tǒng)串、并聯(lián)狀態(tài)的情況。