[发明专利]一种基于开绕组结构的风力发电高压直流并网系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于开绕组结构的风力发电高压直流并网系统，其特征在于，包括：一台永磁同步风力发电机、两台机侧变流器J1～J2、两台直流升压器S1～S2和一控制器；所述的永磁同步风力发电机具有三相绕组，所述的机侧变流器采用三相全桥可控整流器；

所述的永磁同步风力发电机任一相绕组的一端与机侧变流器J1中对应相上下桥臂的中心接点相连，另一端与机侧变流器J2中对应相上下桥臂的中心接点相连；

机侧变流器J1的直流输出端与直流升压器S1的输入端对应连接，机侧变流器J2的直流输出端与直流升压器S2的输入端对应连接，直流升压器S1的输出端与直流升压器S2的输出端串联后并入直流输电母线；

所述的控制器用于采集永磁同步风力发电机的端电压、相电流以及两台机侧变流器的直流输出电压，进而通过控制策略构造出PWM信号以对两台机侧变流器以及两台直流升压器进行控制。

2.根据权利要求1所述的风力发电高压直流并网系统，其特征在于：所述的机侧变流器的直流输出端并联有直流母线电容。

3.根据权利要求1所述的风力发电高压直流并网系统，其特征在于：所述的直流升压器由一电抗器、一逆变器、一变压器和一整流器依次连接组成。

4.根据权利要求3所述的风力发电高压直流并网系统，其特征在于：所述的逆变器采用单相全桥可控逆变器，所述的整流器采用单相全桥不控整流器，所述的变压器采用单相高频交流变压器。

5.一种如权利要求1～4任一权利要求所述的风力发电高压直流并网系统的控制方法，包括如下步骤：

对于机侧变流器的控制：

A1.采集永磁同步风力发电机的端电压和相电流以及两台机侧变流器的直流输出电压，进而估算出永磁同步风力发电机的转速和转子位置角；

A2.利用所述的转子位置角对相电流进行dq变换，得到相电流的d轴分量和q轴分量；

A3.根据所述的转速以及相电流的d轴分量和q轴分量，计算出永磁同步风力发电机的实际输出功率、有功轴电压补偿量和无功轴电压补偿量；进而根据基于无功轴电流为零的矢量控制算法计算出有功轴电压指令和无功轴电压指令；

A4.对有功轴电压指令和无功轴电压指令进行分配，得到两台机侧变流器各自的有功轴电压指令分量和无功轴电压指令分量；进而通过SVPWM技术构造得到两组PWM信号以分别对两台机侧变流器进行控制；

对于直流升压器的控制：

B1.对于任一台直流升压器，使该直流升压器所连接机侧变流器的直流输出电压与预设的直流参考电压进行比较，得到直流电压误差；

B2.对所述的直流电压误差进行PI调节，得到占空比信号；

B3.使所述的占空比信号与给定的锯齿波信号进行比较，生成一组PWM信号以对该直流升压器进行控制。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤A1中，采用反电势估测法或高频信号注入法估算永磁同步风力发电机的转速和转子位置角。