[发明专利]一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统，其特征在于，包括一台高速永磁同步发电机（额定转速在10000rpm以上）、一台机侧AC/DC变流器、一台准Z源并网逆变器、一台并网滤波电抗器和一套控制器，通过该控制器实现高速发电机转速和并网的集成控制；所述机侧AC/DC变流器由三3个二极管半桥电路并联组成，二极管半桥电路由2个二极管串联而成，准Z源并网逆变器由准Z源网络和3个IGBT半桥电路并联组成，IGBT半桥电路由2个IGBT串联而成，并网滤波电抗器由3个电感构成；其中，高速永磁同步发电机的三相定子分别与机侧AC/DC变流器对应的中心接电相连，机侧AC/DC变流器的直流侧与准Z源逆变器的输入端相连，准Z源逆变器三相输出接滤波电抗器后并入电网。

2.根据权利要求1所述的基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统，其特征在于，所述控制器用于采集高速永磁同步发电机的转速、准Z源网络的输入电感电流、准Z源网络电容C1的端电压、准Z源逆变器三相并网电压和准Z源逆变器三相并网电流，随后通过直通控制策略构造出带直通零矢量的PWM脉冲信号，对高速永磁同步发电机的转速和并网进行集成控制。

3.一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统的控制方法，其特征在于，高速发电机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) 实时检测高速永磁同步发电机的转速ωg和准Z源网络的输入电感电流IL1；

(2) 机侧控制通过高速永磁同步发电机的转速和准Z源网络的输入电感电流的实时值和参考值的比较计算，得到准Z源逆变器的直通占空比；

(3) 实时检测准Z源逆变器三相并网相电压和相电流，进而估算出相角Ө；

(4) 利用所述的相角Ө对准Z源逆变器三相并网电压和三相并网电流进行dq变换，得到三相并网电压的dq轴分量和三相并网电流的dq轴分量；

(5) 实时检测准Z源网络电容C1的电压VC1；

(6) 通过网侧双闭环控制方法对准Z源逆变器三相并网电压、并网电流的dq轴分量、相角Ө和准Z源网络电容C1的电压VC1进行比较计算，得到电压参考值αβ分量；

(7) 将(2)中得到直通占空比和(6)中得到的电压参考值αβ分量输入带直通零矢量的空间矢量脉冲宽度调制控制器，得到准Z源逆变器的高速发电机并网系统的控制脉冲信号。