[发明专利]一种六相风力发电机直流并网结构的控制方法

说明书

本发明公开了一种六相风力发电机直流并网结构的控制方法，所述结构包括六相开绕组直驱永磁风力发电机、6个单相MMC半桥变换器；每个变换器的交流侧与六相开绕组直驱永磁风力发电机的一相绕组相连，六个变换器的直流侧依次串联接入中压直流电网。变换器控制策略包括桥臂电容电压控制、最大功率跟踪控制、子模块电容电压平衡控制和子模块电容电压波动抑制控制。本发明提高了系统输出电压大小，提高了系统输出电压灵活性。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种六相风力发电机直流并网结构的控制方法。

背景技术

随着社会发展，能源问题日渐突出。寻求各种新能源来取代日渐枯竭的传统化石能源已经成为了各国研究的热点。

风能是一种清洁的可再生能源，近年来，世界各国的风电装机容量快速增长。由于低压风力发电机相较于中压风力发电机体积更小、价格更低且工程应用经验更为丰富，目前工业中应用的风力发电机以低压为主(典型值为690V)。传统风力发电系统需要一个升压变压器来实现低压风机与中高压电网的连接。升压变压器增大了系统体积、重量，提高了系统成本，因此如何在无升压变压器的情况下实现风电系统直接接入中高压电网是一个难题。

一种风力发电直流并网系统将风机输出交流电经过不控整流后通过一个多电平升压变换器连接到中压电网上。但是升压变换器增加了电能变换阶数，导致系统的损耗、维护费用增加，同时给系统稳定性带来影响。

另一种高压直流输电系统将各个风机输出的交流电通过AC-DC-DC变换电路变换为直流电，再串联后直接接入高压直流母线。但由于每个风机接收的风能不同，导致输出电压不同，直接将它们串联可能会存在潜在的危险。

发明内容

针对背景技术所述的缺陷或不足，本发明提出了一种六相风力发电机直流并网结构的控制方法。本发明中基于六相开绕组直驱永磁风力发电机设计的新型直流并网结构提高了系统输出电压大小和灵活性，提高了系统运行稳定性。

本发明所提供的技术方案为：

一种六相风力发电机直流并网结构，所述包括六相开绕组直驱永磁风力发电机、6个单相MMC半桥变换器；

所述的六相开绕组直驱永磁风力发电机，其绕组依次标号为：A_k，k＝1，2，3，4，5，6；

所述的6个单相MMC半桥变换器用MMC_k表示；MMC_k由一个滤波电容C_v，两个双向晶闸管T₁、T₂和E，F两相桥臂组成；

E相桥臂包括上下两个桥臂，每个桥臂由N个SM子模块和一个桥臂电感串联而成；上桥臂的N个SM子模块依次记为SM_p1，SM_p2，…，SM_pN；下桥臂的N个SM子模块依次记为SM_n1，SM_n2，…，SM_nN；上桥臂的桥臂电感记为L_p；下桥臂的桥臂电感记为L_n；

所述的SM子模块由1个电容C_sm和2个IGBT管T_sm1、T_sm2构成；C_sm的正极和T_sm1的集电极相连，C_sm的负极和T_sm2的发射极相连；T_sm1的发射极和T_sm2的集电极相连构成半桥子模块的输出端正极，T_sm2的发射极作为半桥子模块的输出端负极；