[实用新型]九开关型双馈风机系统

说明书

本实用新型提供一种九开关型双馈风机系统，该系统包括九开关变换器、双馈风机和控制电路。九开关变换器分别与双馈风机的网侧与机侧相接，双馈风机的定子直接与电网相连，转子通过九开关变换器与电网相连；九开关变换器驱动双馈风力发电机，九开关型变换器机侧和网侧电流连接至控制电路的输入端；控制电路的输入连接至IGBT驱动电路，由IGBT驱动电路的输出信号连接至九开关变换器开关器件控制信号输入端。本实用新型的有益效果是：该映射关系很好的解决了由于双馈风机机侧变换器与网侧变换器之间的相互作用限制系统控制性能的问题，有效简化了系统控制策略的设计；有效降低了系统谐波电流含量和超调量，提高了系统的动态响应速度。

技术领域

本实用新型涉及双馈风机系统，特别涉及一种九开关型双馈风机系统及控制方法。

背景技术

双馈风机(Doubly fed Induction Generator)以其容量小、价格低廉、励磁变换器谐波低等优点，在风电系统中得到了广泛的应用。由定子绕组直连定频三相电网的发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT变流器组成。

在背靠背变换器中，为了保护变换器并成功地实现低压穿越(LVRT)，采用了铁棒或励磁涌流吸收有源电路，但增加了系统的成本、体积和复杂度。最近，九开关变换器被开发出来，并在双馈风机系统中被初步用于取代背靠背转换器。相对于背靠背变换器，开关的数量以及相关的门控驱动器、散热器、保护电路和缓冲器的数量可以从12个减少到9个，简化了系统，使得该种拓扑结构在成本和体积上具有优势。然而，对九开关变换器的数学模型研究较少，没有考虑机侧变换器与网侧变换器之间的相互作用，从而限制了系统的控制性能。

发明内容

鉴于上述问题，本实用新型的第一个目的是提供一种能够简化系统的九开关型双馈风机系统。该系统包括九开关变换器数学模型的建立。

本实用新型的第二个目的是提供一种九开关型双馈风机系统的控制方法。

为实现上述第一个目的，本实用新型采用的技术方案是：一种九开关型双馈风机系统，包括九开关变换器、双馈风机和控制电路，所述九开关变换器包括：直流侧电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动电路、控制电路、三个桥臂，所述桥臂分别串联三个IGBT；所述双馈风机包括：风轮、增速箱、发电机定子绕组和发电机转子绕组，其特征是：所述九开关变换器分别与双馈风机的网侧与机侧相接，所述双馈风机的定子直接与电网相连，转子通过九开关变换器与电网相连；所述九开关变换器驱动双馈风力发电机，所述九开关型变换器机侧和网侧电流i_A1,B1,C1、i_A2,B2,C2连接至控制电路的输入端；控制电路的输入连接至IGBT驱动电路，由IGBT驱动电路的输出信号连接至九开关变换器开关器件控制信号输入端。

所述双馈风机的机侧设有整流器形成双闭环机侧控制回路，跟踪给定的有功功率和无功功率指令调节有功功率和无功功率，同时电流内环对定子谐波电流进行抑制；所述双馈风机的网侧设有逆变器形成双闭环控制回路控制直流母线电压的稳定和输出三相交流电的电能质量。

所述机侧控制回路由外回路和内回路双闭环控制回路组成，所述外回路用于调节有功功率和无功功率，所述内回路采用PIR控制器调节转子电流；所述网侧为直流电压控制和电网电流控制两个双闭环控制回路，所述直流电压控制内环，所述电网电流控制外环。

所述九开关变换器建立有数学模型，所述数学模型为基于单个开关有效切换状态的数学模型与带电阻、电感和反电动势负载的九开关变换器开关函数模型，所述九开关变换器数学模型包括：基于单个开关有效切换状态的数学模型与带电阻、电感和反电动势负载的九开关变换器开关函数模型。所述九开关变换器包括：直流侧电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动电路、控制电路，三个桥臂，每个桥臂分别串联三个IGBT；连接方式为：