[發(fā)明專利]基于MMC的阻抗源大功率高速發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)及其控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810015059.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN108206537A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張陽;程諄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): 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(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括一臺(tái)大功率高速永磁同步發(fā)電機(jī)、一臺(tái)MMC整流器、一臺(tái)阻抗源逆變器（Z源逆變器、準(zhǔn)Z源逆變器或半準(zhǔn)Z源逆變器等阻抗源逆變器）、一臺(tái)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(duì)MMC整流器和阻抗源逆變器進(jìn)行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MMC整流的阻抗源大功率高速發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述MMC整流器由三3個(gè)橋臂并聯(lián)組成，每一個(gè)橋臂由2n個(gè)子模塊串聯(lián)組成，每個(gè)子模塊由兩個(gè)IGBT串聯(lián)后再并聯(lián)一個(gè)電容構(gòu)成；所述阻抗源逆變器由電感、電容、二極管構(gòu)成的阻抗源網(wǎng)絡(luò)和三個(gè)3個(gè)IGBT半橋電路并聯(lián)組成；所述并網(wǎng)濾波電抗器由3個(gè)交流電感構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MMC整流的阻抗源大功率高速發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述大功率高速永磁同步發(fā)電機(jī)的三相定子分別與MMC整流器三個(gè)橋臂的中點(diǎn)相連；所述MMC整流器的公共直流側(cè)與阻抗源逆變器的輸入端并聯(lián)；所述阻抗源逆變器三相輸出端接濾波電抗器后并入電網(wǎng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MMC整流的阻抗源大功率高速發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)，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(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置角和三相定子電流，隨后通過脈沖觸發(fā)信號(hào)對(duì)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和MMC整流器輸入功率因數(shù)進(jìn)行控制；所述控制器2用于采集阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容的端電壓、阻抗源逆變器三相并網(wǎng)電壓和阻抗源逆變器三相并網(wǎng)電流，隨后通過直通控制策略構(gòu)造出帶直通零矢量的PWM脈沖信號(hào)，對(duì)阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容電壓和并網(wǎng)功率因數(shù)進(jìn)行控制。

5.一種基于MMC整流的阻抗源大功率高速發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，大功率高速發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)采用權(quán)利要求1所述的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其控制方法包括如下步驟：

(1) 實(shí)時(shí)檢測(cè)高速永磁同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速ω_r、轉(zhuǎn)子位置角?_r和高速發(fā)電機(jī)的三相定子電流；

(2) 利用所述的轉(zhuǎn)子位置角?_r對(duì)高速發(fā)電機(jī)的三相定子電流進(jìn)行dq變換，得到三相定子電流的dq軸分量；

(3) 通過機(jī)側(cè)雙閉環(huán)控制方法對(duì)高速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)定子電流的dq軸分量進(jìn)行比較計(jì)算，得到機(jī)側(cè)電壓參考值αβ分量；

(4) 實(shí)時(shí)檢測(cè)阻抗源逆變器三相并網(wǎng)線電壓和相電流，進(jìn)而估算出相角?；

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

(6) 實(shí)時(shí)檢測(cè)阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容的電壓V_C1；

(7) 通過網(wǎng)側(cè)雙閉環(huán)控制方法對(duì)阻抗源逆變器三相并網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流的dq軸分量、相角?和阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容電壓V_C1進(jìn)行比較計(jì)算，得到網(wǎng)側(cè)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(diào)制控制器，得到阻抗源逆變器并網(wǎng)的控制脈沖信號(hào)。