一种永磁同步风电系统变流器双模控制方法，本发明专利技术涉及风力发电技术领域，特别是涉及永磁直驱式风电系统的变流器控制策略，通过采用变流器双模控制策略，既能提高风电机组效率，又能实现功率平稳输出。该系统由风力机、永磁直驱式同步发电机、机侧和网侧变换器、PWM控制信号产生装置、模式切换控制器等构成。通过采用变流器双模控制方法，利用转速和电流双闭环反馈实现低于额定风速时的最大风能跟踪控制模式(模式1)，高于额定风速时，通过发电机电磁转矩，实现发电机功率平稳控制(模式2)，并实现两种模式之间平滑切换。通过对全功率变流器实施双模控制策略，既能发挥永磁直驱式风电机组转子动能缓冲作用，是风电机组输出功率更为平滑，同时减轻变桨距执行机构的负担，取得较好的控制品质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及风力发电
，主要应用于永磁直驱式风力发电系统中全功率变 流器控制。
技术介绍
风力发电已成为调整优化能源结构、构建现代能源产业体系的主要方式之一。永 磁直驱式同步风力发电机组采用全功率并网变换器与电网连接，实现了电网与发电机之间 的隔离，应对电网故障的能量更强，省去了齿轮箱机构，简化了风电机组的传动链系统，整 体效率大大提高，因而得到了广泛应用。风电机组功率控制是风力发电技术的研究热点，风 力发电机组低于额定风速时，利用转速反馈，实现最大风能跟踪，高于额定风速时，通过变 奖距控制等方式，保持功率平稳输出，然而，实际风电系统中，奖距执行机构有严重的动作 滞后和变奖速率限制，尤其是在高频风速变化和阵风情况下，难W起到很好的功率输出调 节作用。有鉴于此，提出，利用转速反馈实现低 于额定风速时的最大风能跟踪控制模式（模式1)，高于额定风速时，通过发电机电磁转矩， 实现发电机功率平稳控制（模式2)，并实现两种模式之间平滑切换。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，可W应用于 永磁直驱式风力发电系统中，通过对全功率变流器实施双模控制策略，既能发挥永磁直驱 式风电机组转子动能缓冲作用，是风电机组输出功率更为平滑，同时减轻变奖距执行机构 的负担，取得较好的控制品质。 ，永磁同步风电系统由风力机一-将 风能转化为机械能、永磁直驱式同步发电机--将机械能转化为电能输出；机侧和网侧变 换器一-实现风力发电机输出功率和电网交互；变换器驱动控制一-实现变换器功率元件 的驱动和控制策略实施； 其中，风力机直接和永磁同步发电机相连接，通过奖叶，将风能转换为机械能，再 通过转轴输入到永磁同步发电机转子上，带动永磁同步发电机旋转；永磁同步发电机输出 接机侧变流器，可将发电机发出的交流电变换为直流电，通过直流侧大电容，经网侧变换 器，将能量馈入电网；网侧变换器和机侧变换器通过各自的变换器进行控制。 ，在额定风速W下时，使转速跟随风 速变化运行于最优转速，W获得最大风能利用率，提高风电机组效率；在高于额定风速时， 通过动态调节永磁直驱式同步发电机的电磁转矩，使发电机输出功率维持在额定值附近， 同时借助变奖距控制等手段限制发电机的转速，防止其超速；将永磁直驱式风电系统控制 划分为最大风能跟踪控制模式（模式1)和功率平稳控制（模式2)两种模式； 最大风能跟踪控制模式运行于风速低于额定风速，采用转速、电流双闭环控制，外 环为转速控制环，内环为电流解禪控制环； 功率平稳控制运行于风速超过额定风速，永磁同步发电机输出功率大于额定功 率，即；Ps>Pw，此时，采用即时转矩T。代替额定转矩1'^,=^，为即时转速，从而得到 q轴参考电流信号【主权项】1. ，其特征在于：永磁同步风电系统由风 力机--将风能转化为机械能、永磁直驱式同步发电机--将机械能转化为电能输出；机 侧和网侧变换器一一实现风力发电机输出功率和电网交互；变换器驱动控制一一实现变换 器功率元件的驱动和控制策略实施； 其中，风力机直接和永磁同步发电机相连接，通过桨叶，将风能转换为机械能，再通过 转轴输入到永磁同步发电机转子上，带动永磁同步发电机旋转；永磁同步发电机输出接机 侧变流器，可将发电机发出的交流电变换为直流电，通过直流侧大电容，经网侧变换器，将 能量馈入电网；网侧变换器和机侧变换器通过各自的变换器进行控制。2. 根据权利要求1所述的，，其特征在于： 在额定风速以下时，使转速跟随风速变化运行于最优转速，以获得最大风能利用率，提高风 电机组效率；在高于额定风速时，通过动态调节永磁直驱式同步发电机的电磁转矩，使发电 机输出功率维持在额定值附近，同时借助变桨距控制等手段限制发电机的转速，防止其超 速；将永磁直驱式风电系统控制划分为最大风能跟踪控制模式（模式1)和功率平稳控制 (模式2)两种模式； 最大风能跟踪控制模式运行于风速低于额定风速，采用转速、电流双闭环控制，外环为 转速控制环，内环为电流解耦控制环； 功率平稳控制运行于风速超过额定风速，永磁同步发电机输出功率大于额定功率，即：3. 按照权利要求1所述的，其特征 在于：两种模式通过一定的切换规律，实现两种模式的平滑过渡，具体模式切换规律 为：从模式1到模式2切换时，判断Ps>Pn，按额定功率运行；从模式2到模式1切速和实测转速信号； 为保证切换平滑，进而判断4? = 4-吟，若A辛〇，为保证功率平稳，仍采用功率平〇时，平滑进入低于额定风速下运行，切换至转速控制模式下运行。【专利摘要】，本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及永磁直驱式风电系统的变流器控制策略，通过采用变流器双模控制策略，既能提高风电机组效率，又能实现功率平稳输出。该系统由风力机、永磁直驱式同步发电机、机侧和网侧变换器、PWM控制信号产生装置、模式切换控制器等构成。通过采用变流器双模控制方法，利用转速和电流双闭环反馈实现低于额定风速时的最大风能跟踪控制模式(模式1)，高于额定风速时，通过发电机电磁转矩，实现发电机功率平稳控制(模式2)，并实现两种模式之间平滑切换。通过对全功率变流器实施双模控制策略，既能发挥永磁直驱式风电机组转子动能缓冲作用，是风电机组输出功率更为平滑，同时减轻变桨距执行机构的负担，取得较好的控制品质。【IPC分类】H02P21-14, H02P9-04, H02J3-38, H02P101-15【公开号】CN104716669【申请号】CN201510145304【专利技术人】王武, 张元敏, 罗书克 【申请人】许昌学院【公开日】2015年6月17日【申请日】2015年3月31日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种永磁同步风电系统变流器双模控制方法，其特征在于：永磁同步风电系统由风力机——将风能转化为机械能、永磁直驱式同步发电机——将机械能转化为电能输出；机侧和网侧变换器——实现风力发电机输出功率和电网交互；变换器驱动控制——实现变换器功率元件的驱动和控制策略实施；其中，风力机直接和永磁同步发电机相连接，通过桨叶，将风能转换为机械能，再通过转轴输入到永磁同步发电机转子上，带动永磁同步发电机旋转；永磁同步发电机输出接机侧变流器，可将发电机发出的交流电变换为直流电，通过直流侧大电容，经网侧变换器，将能量馈入电网；网侧变换器和机侧变换器通过各自的变换器进行控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王武，张元敏，罗书克，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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