一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统及其控制方法技术方案
A high speed generator grid connected system based on quasi Z source inverter and its control method
The invention discloses a high speed generator grid connected system based on the quasi Z source inverter and its control method. The high speed generator grid connected system based on the quasi Z source inverter includes a high speed generator, a three-phase uncontrollable rectifier, a quasi Z source inverter, a filter reactance and a set of controllers. The invention also discloses the control method of the system. The machine side controls the speed of the high speed generator by the additional degree of freedom equivalent in the direct state of the quasi Z source inverter, and reduces the harmonic content of the generator stator current through the optimization of the direct through time in a switch period, and the net side passes through the network side.
【技术实现步骤摘要】
一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统及其控制方法
本专利技术属于发电机并网控制领域，具体涉及一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统及其控制方法。
技术介绍
能源是推动经济发展和社会进步的动力源泉，是关系到国计民生、社会稳定的重要物质。随着我国现代工业的飞速发展，石油、天然气和煤炭等化石能源逐渐枯竭、环境问题日益凸显，能源和环境已成为我国所面临的重大问题。余热是指煤炭、石油、天然气等经过工业利用后排放出来的、无法继续参与其它生产过程的能量。它以高温热能为表现形式，以废气、废渣和废水为能量载体。我国余热资源非常丰富，占工业总能耗的20%左右。因此，余热利用具有广阔的市场前景。高速永磁同步发电机具有效率高、可靠性高、结构紧凑、维护量小等优点，与此同时，高速发电机与膨胀涡轮机直接相连组成的发电机组，中间可省去减速装置，可大大减小系统体积，提高系统效率和可靠性。因此，高速发电机被广泛应用于余热发电系统。传统高速发电机采用三相六开关PWM整流拓扑，成本较高。与此同时，随着高速发电机额定转速的不断提高，高速发电机的输出频率大幅提高，甚至有可能达到上千赫兹，为高速发电机的整...
【技术保护点】
一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统，其特征在于，包括一台高速永磁同步发电机（额定转速在10000rpm以上）、一台机侧AC/DC变流器、一台准Z源并网逆变器、一台并网滤波电抗器和一套控制器，通过该控制器实现高速发电机转速和并网的集成控制；所述机侧AC/DC变流器由三3个二极管半桥电路并联组成，二极管半桥电路由2个二极管串联而成，准Z源并网逆变器由准Z源网络和3个IGBT半桥电路并联组成，IGBT半桥电路由2个IGBT串联而成，并网滤波电抗器由3个电感构成；其中，高速永磁同步发电机的三相定子分别与机侧AC/DC变流器对应的中心接电相连，机侧AC/DC变流器的直流侧与准Z...
【技术特征摘要】
1.一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统，其特征在于，包括一台高速永磁同步发电机（额定转速在10000rpm以上）、一台机侧AC/DC变流器、一台准Z源并网逆变器、一台并网滤波电抗器和一套控制器，通过该控制器实现高速发电机转速和并网的集成控制；所述机侧AC/DC变流器由三3个二极管半桥电路并联组成，二极管半桥电路由2个二极管串联而成，准Z源并网逆变器由准Z源网络和3个IGBT半桥电路并联组成，IGBT半桥电路由2个IGBT串联而成，并网滤波电抗器由3个电感构成；其中，高速永磁同步发电机的三相定子分别与机侧AC/DC变流器对应的中心接电相连，机侧AC/DC变流器的直流侧与准Z源逆变器的输入端相连，准Z源逆变器三相输出接滤波电抗器后并入电网。2.根据权利要求1所述的基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统，其特征在于，所述控制器用于采集高速永磁同步发电机的转速、准Z源网络的输入电感电流、准Z源网络电容C1的端电压、准Z源逆变器三相并网电压和准Z源逆变器三相并网电流，随后通过直通控制策略构造出带直通零矢量的PWM脉冲信号，对高速永磁同步发电机的转速和并网进行集成控制。3.一种基于准Z源逆变器的高速发电机并网系统的控制方法，其特征在于，高速发电机并网系统采用权利要求1所述的拓扑结构，其控制方法包括如下步骤：(1)实时检测高速永磁同步发电机的转速ωg和准Z源网络的输入电感电流IL1；(2)机侧控制通过高速永磁同步发电机的转速和准Z源网络的输入电感电流的实时值和参考值的比较计算，得到准Z源逆变器的直通占空比；(3)实时检测准Z源逆变器三相并网相电压和相电流，进而估算出相角Ө；(4)利用所述的相角Ө对准Z源逆变器三相并网电压和三相并网电流进行dq变换，得到三相并网电压的dq轴分量和三相并网电流的dq轴分量；(5)实时检测准Z源网络电容C1的电压VC1；(6)通过网侧双闭环控制方法对准Z源逆变器三相并网电压、并网电流的dq轴分量、相角Ө和准Z源网络电容...
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