[发明专利]永磁直驱风机的软并网控制装置及控制方法

摘要

本发明提供一种永磁直驱风机的软并网控制装置及控制方法，包括：MPU控制器、整流器、LC滤波器、Boost变换器、逆变桥、LCL滤波器、第一驱动模块、第二驱动模块、辅助负载、第一接触器、第二接触器、第一电压传感器、第二电压传感器、第三电压传感器、第四电压传感器和电流传感器。本发明通过在并网侧引入辅助负载，使永磁直驱风机并网前带载运行，可避免空载并网时稳定性差的缺点，以及，通过支持向量机预测模型控制永磁直驱风机的输出电压，可使其幅值、频率、相位更好的与电网电压保持一致，从而减弱并网时对电网的冲击。 1

主权项

1.一种永磁直驱风机的软并网控制装置，其特征在于，包括：

MPU控制器(1)、整流器(2)、LC滤波器(3)、Boost变换器(4)、逆变桥(5)、LCL滤波器(6)、第一驱动模块(7)、第二驱动模块(8)、辅助负载(Rz)、第一接触器(K1)、第二接触器(K2)、第一电压传感器(UT1)、第二电压传感器(UT2)、第三电压传感器(UT3)、第四电压传感器(UT4)和电流传感器(CT1)；其中，

所述整流器(2)的三相输入端与永磁直驱风机(GS)的三相输出端连接，所述整流器(2)的单相输出正端与所述LC滤波器(3)的输入正端连接，所述整流器(2)的单相输出负端与所述LC滤波器(3)的输入负端连接；

所述LC滤波器(3)的输出正端与所述Boost变换器(4)的输入正端连接，所述LC滤波器(3)的输出负端与所述Boost变换器(4)的输入负端连接；

所述Boost变换器(5)的输出正端与所述逆变桥(5)的输入正端连接，所述Boost变换器(5)的输出负端与所述逆变桥(5)的输入负端连接；

所述逆变桥(5)的输出正端与所述LCL滤波器(6)的输入正端连接，所述逆变桥(5)的输出负端与所述LCL滤波器(6)的输入负端连接；

所述LCL滤波器(6)的输出正端与所述第三电压传感器(UT3)的测量正端连接，所述LCL滤波器(6)的输出负端与所述第三电压传感器(UT3)的测量负端连接；

所述第一接触器(K1)的一端与所述LCL滤波器(6)的输出正端连接，所述第一接触器(K1)的另一端与所述辅助负载(Rz)的一端连接，所述辅助负载(Rz)的另一端与单相电网的零线接线端连接；

所述第二接触器(K2)的一端与所述LCL滤波器(6)的输出正端连接，所述第二接触器(K2)的另一端与所述单相电网的火线接线端连接；

所述第一电压传感器(UT1)的测量正端与所述LC滤波器(3)的输出正端连接，所述第一电压传感器(UT1)的测量负端与所述LC滤波器(3)的输出负端连接，所述第一电压传感器(UT1)的测量信号输出端与所述MPU控制器(1)连接；

所述第二电压传感器(UT2)的测量正端与所述Boost变换器(4)的输出正端连接，所述第二电压传感器(UT2)的测量负端与所述Boost变换器(4)的输出负端连接，所述第二电压传感器(UT2)的测量信号输出端与所述MPU控制器(1)连接；

所述第三电压传感器(UT3)的测量正端与所述LCL滤波器(6)的输出正端连接，所述第三电压传感器(UT3)的测量负端与所述LCL滤波器(6)的输出负端连接，所述第三电压传感器(UT3)的测量信号输出端与所述MPU控制器(1)连接；

所述第四电压传感器(UT4)的测量正端与所述单相电网的火线接线端连接，所述第四电压传感器(UT4)的测量负端与所述单相电网的零线接线端连接，所述第四电压传感器(UT4)的测量信号输出端与所述MPU控制器(1)连接；

所述电流传感器(CT1)的测量正端和测量负端分别与所述LCL滤波器(6)连接，所述电流传感器(CT1)的测量信号输出端与所述MPU控制器(1)连接；

所述第一驱动模块(7)的输入端与所述MPU控制器(1)连接，所述第一驱动模块(7)的输出端与所述Boost变换器(4)连接；

所述第二驱动模块(8)的输入端与所述MPU控制器(1)连接，所述第二驱动模块(8)的两个输出端分别与所述逆变桥(5)连接。

2.权利要求1所述的永磁直驱风机的软并网控制装置，其特征在于，

所述LC滤波器(3)包括第一电感(L1)和第一电容(C1)；其中，所述第一电感(L1)的一端与所述整流器(2)的单相输出正端连接，所述第一电感(L1)的另一端与所述第一电容(C1)的正极连接，所述第一电容(C1)的负极与所述整流器(2)的单相输出负端连接。

3.权利要求2所述的永磁直驱风机的软并网控制装置，其特征在于，所述整流器(2)为不控整流器。

4.权利要求1所述的永磁直驱风机的软并网控制装置，其特征在于，

所述Boost变换器(4)包括第二电感(L2)、第一功率管(Q1)、二极管(D)和第二电容(C2)；其中，所述第二电感(L2)的一端与所述LC滤波器(3)的输出正端连接，所述第二电感(L2)的另一端与所述二极管(D)的正极连接，所述第一功率管(Q1)的漏极与所述二极管(D)的正极连接，所述第一功率管(Q1)的栅极与所述第一驱动模块(7)的输出端连接，所述第一功率管(Q1)的源极与所述LC滤波器(3)的输出负端连接；所述二极管(D)的负极与所述第二电容(C2)的正极连接；所述第二电容(C2)的正极与所述逆变桥(5)的输入正端连接，所述第二电容(C2)的负极与所述逆变桥(5)的输入负端连接。

5.权利要求1所述的永磁直驱风机的软并网控制装置，其特征在于，

所述逆变桥(5)包括第二功率管(Q2)、第三功率管(Q3)、第四功率管(Q4)和第五功率管(Q5)；其中，所述第二功率管(Q2)的栅极和所述第五功率管(Q5)的栅极分别与所述第二驱动模块(8)的第一输出端连接，所述第三功率管(Q3)的栅极和所述第四功率管(Q4)的栅极分别与所述第二驱动模块(8)的第二输出端连接，所述第二功率管(Q2)的源极与所述第四功率管(Q4)的漏极连接，所述第二功率管(Q2)的漏极与所述Boost变换器(4)的输出正端连接，所述第三功率管(Q3)的漏极与所述第二功率管(Q2)的漏极连接，所述第三功率管(Q3)的源极与所述第五功率管(Q5)的漏极连接，所述第四功率管(Q4)的源极与所述Boost变换器(4)的输出负端连接，所述第五功率管(Q5)的源极与所述第四功率管(Q4)的源极连接。

6.权利要求1所述的永磁直驱风机的软并网控制装置，其特征在于，

所述LCL滤波器(6)包括第三电感(L3)、第三电容(C3)和第四电感(L4)；其中，所述第三电感(L3)的一端与所述逆变桥(5)的输出正端连接，所述第三电感(L3)的另一端与所述电流传感器(CT1)的测量正端连接，所述第三电容(C3)的正极与所述电流传感器(CT1)的测量负端连接，所述第三电容(C3)的负极与所述逆变桥(5)的输出负端连接，所述第四电感(L4)的一端与所述第三电容(C3)的正极连接，所述第四电感(L4)的另一端与所述第三电压传感器(UT3)的测量正端连接。

7.权利要求1所述的永磁直驱风机的软并网控制装置，其特征在于其控制方法的工作步骤为，

步骤1：在永磁直驱风机(GS)并网前，闭合第一接触器(K1)，进行永磁直驱风机(GS)的输出电压调节，令所述MPU控制器(1)按照如下方式运作：

在k时刻，通过第一电压传感器(UT1)采集第一电容(C1)的电压V_d(k)，通过第二电压传感器(UT2)采集第二电容(C2)的电压V_b(k)，结合前馈补偿器与第一PI控制器计算Boost变换器(4)中第一功率管(Q1)的PWM控制信号的占空比D1(k)，通过第三电压传感器(UT3)采集永磁直驱风机(GS)的输出电压V_o(k)，通过第四电压传感器(UT4)采集单相电网的电压V_g<