[发明专利]多定子绕组永磁同步风力发电系统及其控制方法

权利要求书

1.新型多定子绕组永磁同步风力发电系统，其特征在于，包括多定子绕组永磁同步电机、电机侧交直流变换器、滤波电容、并网侧逆变器和并网电感；

其中，多定子绕组永磁同步电机含有N个定子；

多定子绕组永磁同步电机的N个定子绕组的三相交流输出端连接对应的N个电机侧交直流变换器的交流输入端，所有电机侧交直流变换器的直流输出端串联并且每个电机侧交直流变换器的两个直流输出端并联电容值相等的电容；

并网侧逆变器并联于N个串联后的电机侧交直流变换器的两个输出端；

并网侧逆变器包括3个并联的支路，每个支路串联2N个开关管；

每个支路第i与第i+1个开关管的公共端，第2N-i个开关管和第2N-i+1个开关的公共端，这两个公共端之间反向并联两个二极管，其中1≤i≤N-1；

N个电机侧交直流变换器串联后两两之间的公共端连接对应位置所有所述的反向并联的两个二极管的公共端；

每个支路第N个开关管与第N+1个开关管的公共端连接并网电感，并网电感的另一端用于连接电网。

2.一种如权利要求1所述的多定子绕组永磁同步风力发电系统的控制方法，其特征在于，包括并网侧逆变器的控制和电机侧交直流变换器的控制；

并网侧逆变器的控制步骤如下：

1）从电网获得三相电压U_u、U_v、U_w和三相电流i_u、i_v、i_w，U_u、U_v、U_w经过PLL锁相环得到3S/2d所需的相位角

2）电网侧的三相电流i_u、i_v、i_w做3S/2d变换，得到两个直流分量q轴电流i_q和d轴电流i_d，将i_q和q轴给定参考值i_qref做比较之后输入PI调节器得到q轴电压U_q；

3）获得每个滤波电容上的电压，将获得的滤波电容上的电压和给定参考电压值U_dcref作比较后输入PI调节器得到d轴电流参考值i_dref；

4）将d轴电流i_d和d轴电流参考值i_dref做比较后输入一个PI调节器得到d轴电压U_d，将q轴电压U_q、d轴电压U_d和相位角作为空间矢量方法的输入量，经过调制后得到控制开关管的开关信号以对电网电流实现控制；

电机侧交直流变换器的控制步骤如下：

1）从电机侧获得三相定子电流i_a、i_b、i_c、电机转速N以及电机的转子位置角θ，转速N与给定的转速值N_ref做比较后输入一个PI调节器得到q轴电流参考值i_qref；

2）将i_a、i_b、i_c以及变换所需转子位置角θ做3S/2d变化得到i_d、i_q；将d轴电流i_d与一个可变的给定参考值i_{dref-variable}作比较输入一个PI调节器得到d轴参考电压U_d，通过改变这个可变的给定参考值i_{dref-variable}，可以使多套的定子绕组中的电流相互差一定的角度δ；将q轴电流i_q与给定参考值i_qref作比较输入一个PI调节器得到q轴电压U_q，将q轴电压U_q、d轴电压U_d和转子位置角θ作为空间矢量方法的输入量；对空间矢量变换的载波相位角做相差一定角度γ的移相交错；调制得到控制开关管的开关信号以实现对电机定子电流的控制。