[发明专利]一种直流自同步增强型永磁直驱风机的控制系统及其方法

权利要求书

1.一种直流自同步增强型永磁直驱风机的控制系统，其特征在于：包括风力发电机、机侧变流器、直流电容、网侧变流器和电网侧结构，风力发电机、机侧变流器、直流电容、网侧变流器和电网侧结构依次连接；电网侧结构包括LCL滤波器、线路和电网，电网依次经线路和LCL滤波器后与网侧变流器的三相输入端连接。

2.根据权利要求1所述的控制系统的控制方法，其特征在于：所述的风力发电机将风力发电机的定子电流输入到机侧变流器中，机侧变流器通过功率控制环、第一电流内环、第一派克变换器和第一空间矢量脉宽调制器SVPWM进行机侧变流器控制，第一空间矢量脉宽调制器SVPWM连接机侧变流器的三相控制端；机侧变流器将机侧变流器输出的直流电压通过直流电容输入到网侧变流器中，网侧变流器将网侧变流器电流输入电网侧结构，网侧变流器通过同步环、无功-电压下垂环、电压外环、第二电流内环、第二派克变换器、第二空间矢量脉宽调制器SVPWM进行网侧变流器控制，第二空间矢量脉宽调制器SVPWM连接网侧变流器的三相控制端，最终实现风力发电机的控制。

3.根据权利要求2所述的控制系统的控制方法，其特征在于：所述的机侧变流器控制中的功率控制环接收机侧变流器的有功功率P_s、直流电压V_DC、附加直流电压控制参考值以及风力发电机转子角速度ω_r进行处理，处理后输出机侧q轴电流参考值功率控制环对机侧变流器输出的直流电压V_DC和附加直流电压控制参考值进行附加直流电压控制，具体如下：

其中，P_MPPT为功率参考值；P_ad为附加控制功率修正值；G_PI(s)为频域下的PI控制器传递函数，s为频域下的微分算子；K_DC为支撑系数；

功率控制环根据风力发电机转子角速度ω_r，使用最大功率跟踪算法计算得到功率参考值P_MPPT；功率控制环将机侧q轴电流参考值输出至第一电流环中。

4.根据权利要求3所述的控制系统的控制方法，其特征在于：所述的附加直流电压控制参考值在附加直流电压控制中根据控制系统的状态进行设置，具体如下：

其中，和分别为机侧变流器输出的直流电压上下限；为机侧变流器输出的直流电压V_DC的参考值；V_g为网侧变流器电压幅值；

控制系统在直流自同步状态下，附加控制功率修正值P_ad等于0，附加直流电压控制不作用；控制系统在双惯量状态下，附加控制功率修正值P_ad不恒等于0；控制系统在暂态增强状态下，机侧变流器控制维持直流电压稳定。

5.根据权利要求3所述的控制系统的控制方法，其特征在于：所述的第一电流内环接收预设机侧d轴电流参考值机侧d轴电流值I_sd、机侧q轴电流值I_sq以及功率控制环输出的机侧q轴电流参考值处理，处理后输出机侧d轴调制电压分量和机侧q轴调制电压分量并通过第一派克变换器输入第一空间矢量脉宽调制器SVPWM中，第一派克变换器还接收风力发电机转子角相位θ_r并输入至第一空间矢量脉宽调制器SVPWM中，第一空间矢量脉宽调制器SVPWM处理后输出机侧变流器的脉宽调制波形，再发送到机侧变流器，控制机侧变流器的工作；第一派克变换器接收风力发电机的定子电流I_sabc进行处理，处理后输出机侧d轴电流值I_sd和机侧q轴电流值I_sq至第一电流内环中完成闭环控制。