[发明专利]一种新型阻抗源直驱永磁风力发电系统及其控制方法

权利要求书

1.一种新型阻抗源直驱永磁风力发电系统，其特征在于，包括风叶、永磁同步发电机、三相不可控整流器、阻抗源网络、三相六开关逆变桥臂、滤波电感和一套控制器，通过该控制器对永磁同步发电机转速、阻抗源网络电容电压稳定和并网功率因数进行控制。

2.根据权利要求1所述的新型阻抗源直驱永磁风力发电系统，其特征在于，所述阻抗源网络由二极管D₁、D₂、D₃、D₄、电感L₁、L₂、L₃和电容C₁、C₂构成。

3.根据权利要求1所述的新型阻抗源直驱永磁风力发电系统，其特征在于，所述控制器的输入为阻抗源网络电感电流i_L1、阻抗源网络电容电压V_C2、永磁同步发电机的位置角θ_r和转速ω_r、三相并网电压e_ga、e_gb、e_gc、三相并网电流i_a、i_b、i_c，控制器的输出为阻抗源逆变器的触发脉冲。

4.根据权利要求1所述的新型阻抗源直驱永磁风力发电系统，其特征在于，通过风叶将风能转化为机械能，经永磁同步发电机将机械能转化成电能，以幅值和频率均变化的三相交流电形式输出，经三相不可控整流后变为大小变化的直流电，再经阻抗源逆变器升压逆变成幅值和频率固定的交流电，经滤波电感后并网。

5.一种新型阻抗源直驱永磁风力发电系统的控制方法，其特征在于，直驱永磁风力发电并网系统采用权利要求1所述的拓扑结构，其控制方法包括如下步骤：

(1) 实时检测永磁同步风力发电机的转子位置角θ_r 、转速ω_r和阻抗源网络电感L₁的电流i_L1；

(2) 通过永磁同步风力发电机转速外环和阻抗源网络电感电流内环，得到阻抗源逆变器的直通占空比d₀；

(3) 实时检测阻抗源逆变器的并网电压和并网电流，并通过PLL计算出相角θ；

(4) 通过abc-dq变换，得到并网电压和并网电流的dq轴分量；

(5) 实时检测阻抗源网络电容C₂的电压V_C2；

(6) d轴通过阻抗源网络电容电压外环和并网d轴电流内环，得到参考电压U_α；q轴通过并网q轴电流环，得到参考电压U_β；

(7) 将步骤(6)中得到的U_α、U_β分量和步骤(2)中得到的直通占空比d₀输入STSVPWM控制器，得到阻抗源逆变器的触发脉冲信号。

6.根据权利要求5所述的新型阻抗源直驱永磁风力发电系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的永磁同步风力发电机转速外环具体包括：通过MPPT装置给出发电机转速给定，经与实时转速检测值比较后输入PI控制器，得出阻抗源网络电感L₁的电流给定值i_L1^*。

7.根据权利要求5所述的新型阻抗源直驱永磁风力发电系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的阻抗源网络电感电流内环具体包括：比较阻抗源网络电感L₁的电流给定值i_L1^*和电流实时检测值后，输入PI控制器，得到阻抗源逆变器的直通占空比d₀。