[发明专利]风力发电系统中的并联型永磁直驱风电变流器及其控制方法

权利要求书

1.一种风力发电系统中的并联型永磁直驱风电变流器的控制方法，它是 基于下述风力发电系统中的并联型永磁直驱风电变流器实现的，所述并联型永 磁直驱风电变流器包括第一背靠背PWM变流器模块(1)和第二背靠背PWM变 流器模块(2)，它还包括第一输入侧三相电抗器(L_g1)，第一输出侧三相电抗 器(L_l1)，第二输入侧三相电抗器(L_g2)，第二输出侧三相电抗器(L_l2)，

第一背靠背PWM变流器模块(1)和第二背靠背PWM变流器模块(2)并联 连接在直流母线上，第一背靠背PWM变流器模块(1)的机侧输入端和所述变 流器的三相风力发电输入端之间串联有第一输入侧三相电抗器(L_g1)，第二背 靠背PWM变流器模块(2)的机侧输入端和所述变流器的三相风力发电输入端 之间串联有第二输入侧三相电抗器(L_g2)；第一背靠背PWM变流器模块(1) 的网侧输出端与所述变流器的三相电网信号输出端之间串联有第一输出侧三 相电抗器(L_l1)，第二背靠背PWM变流器模块(2)的网侧输出端与所述变流器 的三相电网信号输出端之间串联有第二输出侧三相电抗器(L_l2)；

第一背靠背PWM变流器模块(1)由第一机侧整流器(1-1)、第一网侧逆 变器(1-2)和第一电容器(1-3)组成，第一机侧整流器(1-1)、第一电容器 (1-3)和第一网侧逆变器(1-2)并联连接，第一机侧整流器(1-1)的输入 端为第一背靠背PWM变流器模块(1)的机侧输入端，第一网侧逆变器(1-2) 的输出端为第一背靠背PWM变流器模块(1)的网侧输出端；

第二背靠背PWM变流器模块(2)由第二机侧整流器(2-1)、第二网侧逆 变器(2-2)和第二电容器(2-3)组成，第二机侧整流器(2-1)、第二电容器 (2-3)和第二网侧逆变器(2-2)并联连接，第二机侧整流器(2-1)的输入 端为第二背靠背PWM变流器模块(2)的机侧输入端，第二网侧逆变器(2-2) 的输出端为第二背靠背PWM变流器模块(2)的网侧输出端；

其特征在于：所述控制方法基于下述风力发电系统实现，该风力发电系统 中所述变流器的三相风力发电输入端与永磁同步发电机(3)的三相发电信号 输出端相连接，所述变流器的三相电网信号输出端与电网(4)的三相电源信 号输入端相连接；

所述风力发电系统中的并联型永磁直驱风电变流器的控制方法为：

采集第一输入侧三相电抗器(L_g1)输入端的三相电流值i_ga1、i_gb1和i_gc1， 由机侧Clack变换单元(5)对其进行变换，得到机侧两相静止坐标系下的电 流值i_gα1和i_gβ1，

将机侧两相静止坐标系下的电流值i_gα1、i_gβ1和永磁同步发电机(3)的转 子位置角θ_g输入给机侧Park变换单元(6)，并经其变换后，得到机侧同步旋 转坐标系下的第一d轴电流值i_gd1、第一q轴电流值i_gq1和第一z轴电流值i_gz1；

将第一机侧整流器(1-1)的d轴电流给定值i_gd1ref和q轴电流给定值i_gq1ref与机侧同步旋转坐标系下的第一d轴电流值i_gd1和第一q轴电流值i_gq1输入给 机侧第一电流环控制器(9)，经其分别进行PI调节并补偿后，得到机侧同步 旋转坐标系下的第一d轴电压值u_gd1和第一q轴电压值u_gq1，

机侧同步旋转坐标系下的第一d轴电压值u_gd1、第一q轴电压值u_gq1和永 磁同步发电机(3)的转子位置角θ_g共同输入给机侧第一Park逆变换单元(10)， 并经其进行逆变换后，得到机侧两相静止坐标系下的第一电压值u_gα1和u_gβ1，

将机侧两相静止坐标系下的第一电压值u_gα1和u_gβ1通过机侧第一空间矢量 脉宽调制单元(11)调制后生成第一机侧整流器(1-1)的初始三相占空比信 号d_ga1′、d_gb1′和d_gc1′，

将第一机侧整流器(1-1)的初始三相占空比信号d_ga1′、d_gb1′和d_gc1′分别与 第一机侧整流器(1-1)的三相占空比补偿量作差后，得到第一机侧整流器(1-1) 的三相占空比信号d_ga1、d_gb1和d_gc1，将其分别作用于第一机侧整流器(1-1) 的三相功率开关管，实现对第一机侧整流器(1-1)的控制；

采集第二机侧整流器(2-1)输入端的三相电流值i_ga2、i_gb2和i_gc2，并与永 磁同步发电机(3)的转子位置角θ_g共同输入给机侧abc/dqz变换单元(12)， 得到机侧同步旋转坐标系下的第二d轴电流值i_gd2和第二q轴电流值i_gq2；

将第二机侧整流器(2-1)的d轴电流给定值i_gd2ref和q轴电流给定值i_gq2ref与机侧同步旋转坐标系下的第二d轴电流值i_gd2和第二q轴电流值i_gq2输入给 机侧第二电流环控制器(13)，经其分别进行PI调节并补偿后，得到机侧同步 旋转坐标系下的第二d轴电压值u_gd2和第二q轴电压值u_gq2，

机侧同步旋转坐标系下的第二d轴电压值u_gd2、第二q轴电压值u_gq2和永 磁同步发电机(3)的转子位置角θ_g共同输入给机侧第二Park逆变换单元(14)， 得到机侧两相静止坐标系下的第二电压值u_gα2和u_gβ2，

将机侧两相静止坐标系下的第二电压值u_gα2和u_gβ2通过机侧第二空间矢量 脉宽调制单元(15)调制后生成第二机侧整流器(2-1)的三相占空比信号d_ga2、 d_gb2和d_gc2，将其分别作用于第二机侧整流器(2-1)的三相功率开关管，实现 对第二机侧整流器(2-1)的控制；

采集第一网侧逆变器(1-2)输出端的三相电流值i_la1、i_lb1和i_lc1，将其与 电网角度θ₁共同输入给网侧第一abc/dqz变换单元(16)，得到网侧同步旋转 坐标系下的第一d轴电流值i_ld1、第一q轴电流值i_lq1和第一z轴电流值i_lz1；

将第一网侧逆变器(1-2)的d轴电流给定值i_ld1ref和q轴电流给定值i_lq1ref与网侧同步旋转坐标系下的第一d轴电流值i_ld1和第一q轴电流值i_lq1输入给网 侧第一电流环控制器(17)，经其分别进行PI调节并补偿后，得到网侧同步旋 转坐标系下的第一d轴电压值u_ld1和第一q轴电压值u_lq1，

网侧同步旋转坐标系下的第一d轴电压值u_ld1、第一q轴电压值u_lq1和θ₁共同输入给网侧第一Park逆变换单元(18)，并经其进行逆变换后，得到网侧 两相静止坐标系下的第一电压值u_lα1和u_lβ1，

网侧两相静止坐标系下的第一电压值u_lα1和u_lβ1通过网侧第一空间矢量脉 宽调制单元(19)调制后生成第一网侧逆变器(1-2)的初始三相占空比信号 d_la1′、d_lb1′和d_lc1′，

第一网侧逆变器(1-2)的初始三相占空比信号d_la1′、d_lb1′和d_lc1′分别与第 一网侧逆变器(1-2)的三相占空比补偿量作差后，得到第一网侧逆变器(1-2) 的三相占空比信号d_la1、d_lb1和d_lc1，将其分别作用于第一网侧逆变器(1-2)的 三相功率开关管，实现对第一网侧逆变器(1-2)的控制；

采集第二网侧逆变器(2-2)输出端的三相电流值i_la2、i_lb2和i_lc2，将其与 电网角度θ₁共同输入给网侧第二abc/dqz变换单元(20)，得到网侧同步旋转 坐标系下的第二d轴电流值i_ld2和第二q轴电流值i_lq2；

将第二网侧逆变器(2-2)的d轴电流给定值i_ld2ref和q轴电流给定值i_lq2ref与网侧同步旋转坐标系下的第二d轴电流值i_ld2和第二q轴电流值i_lq2输入给网 侧第二电流环控制器(21)，经其分别进行PI调节并补偿后，得到网侧同步旋 转坐标系下的第二d轴电压值u_ld2和第二q轴电压值u_lq2，

网侧同步旋转坐标系下的第二d轴电压值u_ld2、第二q轴电压值u_lq2和θ₁共同输入给网侧第二Park逆变换单元(22)，并经其进行逆变换后，得到网侧 两相静止坐标系下的第二电压值u_lα2和u_lβ2，

网侧两相静止坐标系下的第二电压值u_lα2和u_lβ2通过网侧第二空间矢量脉 宽调制单元(23)调制后生成第二网侧逆变器(2-2)的三相占空比信号d_la2、 d_lb2和d_lc2，将其分别作用于第二网侧逆变器(2-2)的三相功率开关管，实现 对第二网侧逆变器(2-2)的控制。