[发明专利]基于双SVPWM电流型变换器的直驱风力发电系统及控制方法

权利要求书

1.基于双SVPWM电流型变换器的直驱风力发电系统，其特征是：

设置永磁同步发电机M1与风力机M2同轴相连，在所述永磁同步发电机M1的定子交流电流信号输出端串联由全控型功率开关管T11-T16和快恢复功率二极管D11-D16组成的三相电流型全控整流器、直流电感Ldc，以及由全控型功率开关管T21-T26和快恢复功率二极管D21-D26组成的三相电流型并网逆变器；以所述功率二极管D11-D16和功率二极管D21-D26分别使对应设置的全控型功率开关管T11-T16及全控型功率开关管T21-T26可反向阻断；所述三相电流型可控整流器中输出的直流电流I_dc经直流电感Ldc作为后续三相电流型并网逆变器输入信号，所述三相电流型并网逆变器输出信号i_ku、i_kv和i_kw经三相滤波器CL滤波后，以三相正弦波电流馈送至交流电网；

所述构成三相电流型全控整流器和三相电流型全控逆变器的全控型功率开关管T11-T16和全控型功率开关管T21-T26为全控器件，分别以PWM11-PWM16和PWM21-PWM26空间矢量脉宽调制信号SVPWM进行控制；

设置由数字信号处理器DSP和现场可编程门阵列FPGA构成的控制器，所述永磁同步发电机M1输出的电流信号i_a、i_b和i_c、电压信号v_a，v_b和_vc，所述电流型全控整流器输出的直流电流信号I_dc，所述电流型全控逆变电路输出的并网电流信号i_u，i_v和i_w，所述电流型全控逆变电路输出的电压信号v_u，v_v和v_w、电网电压信号e_u，e_v和e_w分别经采样电路接入所述控制器中数字信号处理器DSP的采样信号输入端，由所述控制器根据采样信号动态生成分别用于控制全控型功率开关管T11-T16和T21-T26通断的实时空间矢量脉宽调制SVPWM控制脉冲信号PWM11-PWM16和PWM21-PWM26。

2.一种权利要求1所述基于双SVPWM电流型变换器的直驱风力发电系统的控制方法，其特征是设置所述空间电压矢量脉宽调制SVPWM控制脉冲信号的调制方法为：

a、由所述数字信号处理器DSP根据Park坐标变换，将永磁同步发电机M1的三相输出电流实时采样信号i_a、i_b和i_c进行同步旋转坐标变换，分别得到dq两相旋转坐标下的直轴电流i_gd和交轴电流i_gq，所述直轴电流i_gd和交轴电流i_gq分别与给定值比较，对应误差经PI调节器调节输出，得到所述永磁同步发电机M1下一载波周期需要输出的直轴电流分量参考值i_gdref和交轴电流分量的参考值i_gqref；依据所述直轴电流分量参考值i_gdref和交轴电流分量的参考值i_gqref生成控制所述三相电流型全控整流器中全控型功率开关管T11-T16的空间矢量脉宽调制SVPWM控制脉冲信号的时间参数T₁₀、T₁₁、T₁₂和三相电流型全控整流器输出电流参考矢量所在的扇区号N1，所述时间参数T₁₀，T₁₁、T₁₂和扇区号N1送至所述PFGA中对应I/O口，所述PFGA根据接收到的时间参数T₁₀，T₁₁和T₁₂和扇区号N1设置PFGA内部计数器计数产生三角波载波信号，每个时钟周期计数器在加1或减1之后与时间参数T₁₀，T₁₁和T₁₂相比较，当计数器值分别与时间参数T₁₀，T₁₁和T₁₂相等时，现场可编程门阵列FPGA则按设定的波形发波，输出六路分别控制所述三相电流型全控整流器中全控型功率开关管T11-T16的空间矢量脉宽调制SVPWM控制脉冲信号PWM11-PWM16；

b、所述数字信号处理器DSP根据Park坐标变换将所述电流型全控逆变电路输出并网电流采样信号i_u，i_v和i_w进行同步旋转坐标变换分别得到dq两相旋转坐标下的直轴电流i_d和交轴电流i_q；所述直轴电流i_d和交轴电流i_q分别与给定值比较，对应误差经PI调节器调节，得到所述电流型全控逆变电路下一载波周期需要输出的直轴电流参考值i_dref和交轴电流的参考值i_qref；以所述直轴电流参考值i_dref和交轴电流参考值i_qref参考值根据电流型空间矢量脉宽调制SVPWM的方法，生成控制所述三相电流型全控逆变器中全控型功率开关管T21-T26的空间矢量脉宽调制SVPWM控制脉冲信号的时间参数T₂₀、T₂₁、T₂₂和逆变器输出电流参考电流矢量所在的扇区号N2，所述时间参数T₂₀、T₂₁、T₂₂和扇区号N2送至所述PFGA对应I/O口，所述PFGA根据接收到的时间参数T₂₀、T₂₁、T₂₂和扇区号N2，设置PFGA内部计数器计数产生三角波载波信号，每个时钟周期计数器在加1或减1之后，与T₂₀、T₂₁、T₂₂相比较，当计数器值分别与T₂₀、T₂₁、T₂₂相等时，现场可编程门阵列FPGA按设定的波形进行发波，输出六路分别控制所述三相电流型全控逆变器中全控型功率开关管T21-T26的空间矢量脉宽调制SVPWM控制脉冲信号PWM21-PWM26。