[发明专利]一种直驱永磁同步风电系统及其控制方法

权利要求书

1.一种直驱永磁同步风电系统，其特征在于，包括：

风力机，与直驱永磁同步风电机组相连，用于将捕获的风能转化为机械能，带动所述直驱永磁同步风电机组旋转；

所述直驱永磁同步风电机组，用于将机械能转化为电能，向机侧变换器输出交流电；

所述机侧变换器，用于将所述直驱永磁同步风电机组输出的交流电转换为直流电，以向九开关变换器输出；

所述九开关变换器，包括等效网侧变换器以及等效动态电压恢复器，用于将所述机侧变换器输出的直流电转换为交流电，以进行并网；其中，所述等效网侧变换器用于维持直流侧电压的稳定；所述等效动态电压恢复器用于当电网故障时注入补偿电压。

2.根据权利要求1所述的直驱永磁同步风电系统，其特征在于，所述九开关变换器由上变换器与下变换器组成；所述上变换器由开关管G₁-G₆组成；所述下变换器由开关管G₄-G₉组成；所述上变换器与下变换器共用开关管G₄-G₆；

其中，所述开关管G₁的发射极与开关管G₄的集电极相连，并输出至三相电路的第一相；所述开关管G₂的发射极与开关管G₅的集电极相连，并输出至三相电路的第二相；所述开关管G₃的发射极与开关管G₆的集电极相连，并输出至三相电路的第三相；

其中，所述开关管G₁-G₃依次通过集电极相连；所述开关管G₇-G₉依次通过发射极相连；所述开关管G₄的发射极与开关管G₇的集电极相连；所述开关管G₅的发射极与开关管G₈的集电极相连；所述开关管G₆的发射极与开关管G₉的集电极相连。

3.根据权利要求1所述的直驱永磁同步风电系统，其特征在于，所述直驱永磁同步风电系统还包括卸荷电路；

所述卸荷电路，分别与所述机侧变换器以及九开关变换器相连，用于当并网点电压幅值深度对称跌落时，泄放掉多余的能量；以及在不对称电网故障时，抑制直流侧电压二倍频波动。

4.根据权利要求1所述的直驱永磁同步风电系统，其特征在于，所述直驱永磁同步风电系统还包括旁路开关；

所述旁路开关，与所述九开关变换器相连，用于将所述九开关变换器输出的交流电进行并网。

5.根据权利要求1所述的直驱永磁同步风电系统，其特征在于，所述直驱永磁同步风电系统还包括无源滤波器；

所述无源滤波器，与所述九开关变换器相连，用于对所述九开关变换器输出的交流电进行降噪。

6.根据权利要求1所述的直驱永磁同步风电系统，其特征在于，所述直驱永磁同步风电系统还包括电容器；

所述电容器，分别与所述机侧变换器以及九开关变换器相连，用于为所述转子侧变换器以及九开关变换器提供直流电压支撑。

7.一种直驱永磁同步风电系统的控制方法，其特征在于，包括：

将九开关变换器等效为六开关变换器，并采用电网电压定向控制，构建等效GSC数学模型；

将九开关变换器等效成三相桥式逆变器结构，并通过三相桥式DVR进行分析，构建等效DVR数学模型；

根据所述等效GSC数学模型以及等效DVR数学模型，确定九开关变换器的控制及调制策略；

基于空间矢量脉宽调制方式，根据所述九开关变换器的控制及调制策略，确定九开关变换器中各开关管的开关控制信号，以驱动系统运行。