[發明專利]基于MMC的阻抗源大功率高速發電機并網系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201810015059.6
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108206537A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 張陽;程諄
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/219;H02M1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于MMC整流的阻抗源大功率高速發電機并網系統，其特征在于，包括一臺大功率高速永磁同步發電機、一臺MMC整流器、一臺阻抗源逆變器（Z源逆變器、準Z源逆變器或半準Z源逆變器等阻抗源逆變器）、一臺三相濾波電抗器和兩套控制器（控制器1和控制器2），兩套控制器分別對MMC整流器和阻抗源逆變器進行控制。

2.根據權利要求1所述的基于MMC整流的阻抗源大功率高速發電機并網系統，其特征在于，所述MMC整流器由三3個橋臂并聯組成，每一個橋臂由2n個子模塊串聯組成，每個子模塊由兩個IGBT串聯后再并聯一個電容構成；所述阻抗源逆變器由電感、電容、二極管構成的阻抗源網絡和三個3個IGBT半橋電路并聯組成；所述并網濾波電抗器由3個交流電感構成。

3.根據權利要求1所述的基于MMC整流的阻抗源大功率高速發電機并網系統，其特征在于，所述大功率高速永磁同步發電機的三相定子分別與MMC整流器三個橋臂的中點相連；所述MMC整流器的公共直流側與阻抗源逆變器的輸入端并聯；所述阻抗源逆變器三相輸出端接濾波電抗器后并入電網。

4.根據權利要求1所述的基于MMC整流的阻抗源大功率高速發電機并網系統，其特征在于，所述控制器1用于采集大功率高速永磁同步發電機的轉速、轉子位置角和三相定子電流，隨后通過脈沖觸發信號對發電機的轉速和MMC整流器輸入功率因數進行控制；所述控制器2用于采集阻抗源網絡電容的端電壓、阻抗源逆變器三相并網電壓和阻抗源逆變器三相并網電流，隨后通過直通控制策略構造出帶直通零矢量的PWM脈沖信號，對阻抗源網絡電容電壓和并網功率因數進行控制。

5.一種基于MMC整流的阻抗源大功率高速發電機并網系統的控制方法，其特征在于，大功率高速發電機并網系統采用權利要求1所述的拓撲結構，其控制方法包括如下步驟：

(1) 實時檢測高速永磁同步發電機的轉速ω_r、轉子位置角?_r和高速發電機的三相定子電流；

(2) 利用所述的轉子位置角?_r對高速發電機的三相定子電流進行dq變換，得到三相定子電流的dq軸分量；

(3) 通過機側雙閉環控制方法對高速發電機轉速、發電機定子電流的dq軸分量進行比較計算，得到機側電壓參考值αβ分量；

(4) 實時檢測阻抗源逆變器三相并網線電壓和相電流，進而估算出相角?；

(5) 利用所述的相角?對阻抗源逆變器三相并網電壓和三相并網電流進行dq變換，得到三相并網電壓的dq軸分量和三相并網電流的dq軸分量；

(6) 實時檢測阻抗源網絡電容的電壓V_C1；

(7) 通過網側雙閉環控制方法對阻抗源逆變器三相并網電壓、并網電流的dq軸分量、相角?和阻抗源網絡電容電壓V_C1進行比較計算，得到網側電壓參考值αβ分量；

(8) 將直通占空比d₀和(7)中得到的電壓參考值αβ分量輸入帶直通零矢量的空間矢量脈沖寬度調制控制器，得到阻抗源逆變器并網的控制脈沖信號。