[发明专利]一种鼠笼异步发电机离网运行的控制系统及方法

权利要求书

1.一种鼠笼异步发电机离网运行的控制系统，其特征在于，包括机侧变换器、网侧变换器、半桥双向DC-DC变换器和控制单元，其中：

所述机侧变换器的交流侧与鼠笼异步发电机的三相电枢绕组连接，所述机侧变换器的直流侧通过直流母线与所述网侧变换器的直流侧连接，所述网侧换器的交流侧通过滤波器与三相交流负载连接，所述直流母线上并联有电容；

所述半桥双向DC-DC变换器的高压侧并联在直流电压母线上，低压侧通过储能电感连接蓄电池组；

所述控制单元用于控制整个系统的运行。

2.根据权利要求1所述的一种鼠笼异步发电机离网运行的控制系统，其特征在于，控制单元包括第一控制模块、第二控制模块和第三控制模块，所述第一控制模块采用转子磁链定向矢量控制方式控制所述机侧变换器实现鼠笼异步发电机的启动以及鼠笼异步发电机的转矩和转速的调节；第二控制模块采用电网电压定向矢量控制方式控制所述网侧变换器实现直流母线电压、输出功率以及功率因数的调节；第三控制模块采用直流母线电压外环与蓄电池组电流内环控制方式控制所述半桥双向DC-DC变换器实现蓄电池组充放电的调整。

3.根据权利要求2所述的一种鼠笼异步发电机离网运行的控制系统，其特征在于，所述机侧变换器和网侧变换器均采用三相全桥IGBT器件组成。

4.一种鼠笼异步发电机离网运行的控制方法，其特征在于，利用权利要求1-3任一所述的一种鼠笼异步发电机离网运行的控制系统，包括以下步骤：

S1：在控制单元接收到启动信号时，控制半桥双向DC-DC变换器使蓄电池组向电容充电；其次控制所述机侧变换器通过直流母线电容向鼠笼异步发电机提供无功励磁电流和启动转矩电流，驱动鼠笼异步发电机启动，此时所述机侧变换器工作在逆变状态；

S2：鼠笼异步发电机启动后，原动机拖动鼠笼异步发电机加速，达到超同步转速后进入发电状态，输出三相交流电；控制单元控制机侧变换器工作在整流状态，将三相交流电转为直流电；并控制网侧变换器将直流母线的电压逆变为三相工频交流电，网侧变换器的交流侧通过滤波器接负载或者并网。

5.根据权利要求4所述的一种鼠笼异步发电机离网运行的控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：在控制单元接收到启动信号时，控制单元调节半桥双向DC-DC变换器的占空比，使半桥双向DC-DC变换器运行在boost工作模式下，蓄电池组向电容充电；其次控制所述机侧变换器通过直流母线电容向鼠笼异步发电机提供无功励磁电流和启动转矩电流，驱动鼠笼异步发电机启动，此时所述机侧变换器工作在逆变状态。

6.根据权利要求4所述的一种鼠笼异步发电机离网运行的控制方法，其特征在于，还包括

S3：在并网或者负载时，对发电端与用电端进行实时控制以及实现发电与用电实时功率动态匹配，其包括：

在发电端采用转子磁链定向矢量控制方式控制机侧变换器实时调节鼠笼异步发电机的转矩和转速；在用电端采用电网电压定向矢量控制方式控制网侧变换器实时调节直流母线电压、输出功率以及功率因数；在储能端采用直流母线电压外环与蓄电池组电流内环控制方式控制半桥双向DC-DC变换器实时调整蓄电池组充放电；调节原动机的功率改变鼠笼异步电机的出力；其中，发电端为鼠笼异步发电机，储能端为蓄电池组，用电端为负载。

7.根据权利要求6所述的一种鼠笼异步发电机离网运行的控制方法，其特征在于，所述实现发电与用电实时功率动态匹配具体包括：

当网侧变换器加载时，控制半桥双向DC-DC变换器占空比，使半桥双向DC-DC变换器运行在boost工作模式下，蓄电池组向直流母线放电；同时增加原动机的功率，提高鼠笼异步电机出力，使发电端、储能端及用电端达到功率平衡；

当网侧变换器减载时，控制半桥双向DC-DC变换器占空比，使桥双向DC-DC变换器运行在buck工作模式下，直流母线向蓄电池组充电；同时减小原动机的功率，降低鼠笼异步电机出力，使发电端、储能端及用电端达到功率平衡。