[發(fā)明專利]一種新型阻抗源直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810293066.2
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108233429A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張陽;程諄
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;H02J3/01;H02M5/458;H02P21/00;H02P101/15;H02P103/20
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1.一種新型阻抗源直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)葉、永磁同步發(fā)電機、三相不可控整流器、阻抗源網(wǎng)絡(luò)、三相六開關(guān)逆變橋臂、濾波電感和一套控制器，通過該控制器對永磁同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速、阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容電壓穩(wěn)定和并網(wǎng)功率因數(shù)進行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型阻抗源直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗源網(wǎng)絡(luò)由二極管D₁、D₂、D₃、D₄、電感L₁、L₂、L₃和電容C₁、C₂構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型阻抗源直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器的輸入為阻抗源網(wǎng)絡(luò)電感電流i_L1、阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容電壓V_C2、永磁同步發(fā)電機的位置角θ_r和轉(zhuǎn)速ω_r、三相并網(wǎng)電壓e_ga、e_gb、e_gc、三相并網(wǎng)電流i_a、i_b、i_c，控制器的輸出為阻抗源逆變器的觸發(fā)脈沖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型阻抗源直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，通過風(fēng)葉將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，經(jīng)永磁同步發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化成電能，以幅值和頻率均變化的三相交流電形式輸出，經(jīng)三相不可控整流后變?yōu)榇笮∽兓闹绷麟姡俳?jīng)阻抗源逆變器升壓逆變成幅值和頻率固定的交流電，經(jīng)濾波電感后并網(wǎng)。

5.一種新型阻抗源直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)采用權(quán)利要求1所述的拓撲結(jié)構(gòu)，其控制方法包括如下步驟：

(1) 實時檢測永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子位置角θ_r 、轉(zhuǎn)速ω_r和阻抗源網(wǎng)絡(luò)電感L₁的電流i_L1；

(2) 通過永磁同步風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速外環(huán)和阻抗源網(wǎng)絡(luò)電感電流內(nèi)環(huán)，得到阻抗源逆變器的直通占空比d₀；

(3) 實時檢測阻抗源逆變器的并網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電流，并通過PLL計算出相角θ；

(4) 通過abc-dq變換，得到并網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電流的dq軸分量；

(5) 實時檢測阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容C₂的電壓V_C2；

(6) d軸通過阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容電壓外環(huán)和并網(wǎng)d軸電流內(nèi)環(huán)，得到參考電壓U_α；q軸通過并網(wǎng)q軸電流環(huán)，得到參考電壓U_β；

(7) 將步驟(6)中得到的U_α、U_β分量和步驟(2)中得到的直通占空比d₀輸入STSVPWM控制器，得到阻抗源逆變器的觸發(fā)脈沖信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型阻抗源直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述的步驟(2)中的永磁同步風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)速外環(huán)具體包括：通過MPPT裝置給出發(fā)電機轉(zhuǎn)速給定，經(jīng)與實時轉(zhuǎn)速檢測值比較后輸入PI控制器，得出阻抗源網(wǎng)絡(luò)電感L₁的電流給定值i_L1^*。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型阻抗源直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述的步驟(2)中的阻抗源網(wǎng)絡(luò)電感電流內(nèi)環(huán)具體包括：比較阻抗源網(wǎng)絡(luò)電感L₁的電流給定值i_L1^*和電流實時檢測值后，輸入PI控制器，得到阻抗源逆變器的直通占空比d₀。