The invention discloses a six-phase wind turbine DC grid-connected structure and its control method, which comprises six-phase winding direct-drive permanent magnet wind turbine and six single-phase MMC half-bridge converters; the AC side of each converter is connected with one-phase winding of six-phase winding direct-drive permanent magnet wind turbine, and the DC of six converters. Sides are connected in series to the medium voltage DC power grid. The control strategy of converter includes bridge arm capacitor voltage control, maximum power tracking control, sub-module capacitor voltage balance control and sub-module capacitor voltage fluctuation suppression control. The invention improves the output voltage of the system and the flexibility of the output voltage of the system.
【技术实现步骤摘要】
一种六相风力发电机直流并网结构及其控制方法
本专利技术属于风力发电
，特别涉及一种六相风力发电机直流并网结构及其控制方法。
技术介绍
随着社会发展，能源问题日渐突出。寻求各种新能源来取代日渐枯竭的传统化石能源已经成为了各国研究的热点。风能是一种清洁的可再生能源，近年来，世界各国的风电装机容量快速增长。由于低压风力发电机相较于中压风力发电机体积更小、价格更低且工程应用经验更为丰富，目前工业中应用的风力发电机以低压为主(典型值为690V)。传统风力发电系统需要一个升压变压器来实现低压风机与中高压电网的连接。升压变压器增大了系统体积、重量，提高了系统成本，因此如何在无升压变压器的情况下实现风电系统直接接入中高压电网是一个难题。一种风力发电直流并网系统将风机输出交流电经过不控整流后通过一个多电平升压变换器连接到中压电网上。但是升压变换器增加了电能变换阶数，导致系统的损耗、维护费用增加，同时给系统稳定性带来影响。另一种高压直流输电系统将各个风机输出的交流电通过AC-DC-DC变换电路变换为直流电，再串联后直接接入高压直流母线。但由于每个风机接收的风能不同，导致输出电压...
【技术保护点】
1.一种六相风力发电机直流并网结构，其特征在于，所述的六相风力发电机直流并网结构包括六相开绕组直驱永磁风力发电机、6个单相MMC半桥变换器；所述的六相开绕组直驱永磁风力发电机，其绕组依次标号为：Ak，k＝1，2，3，4，5，6；所述的6个单相MMC半桥变换器用MMCk表示；第k个单相MMC半桥变换器MMCk由一个滤波电容Cv，两个双向晶闸管T1、T2和E，F两相桥臂组成；E相桥臂包括上下两个桥臂，每个桥臂由N个SM子模块和一个桥臂电感串联而成；上桥臂的N个SM子模块依次记为SMp1，SMp2，…，SMpN；下桥臂的N个SM子模块依次记为SMn1，SMn2，…，SMnN；上桥...
【技术特征摘要】
1.一种六相风力发电机直流并网结构，其特征在于，所述的六相风力发电机直流并网结构包括六相开绕组直驱永磁风力发电机、6个单相MMC半桥变换器；所述的六相开绕组直驱永磁风力发电机，其绕组依次标号为：Ak，k＝1，2，3，4，5，6；所述的6个单相MMC半桥变换器用MMCk表示；第k个单相MMC半桥变换器MMCk由一个滤波电容Cv，两个双向晶闸管T1、T2和E，F两相桥臂组成；E相桥臂包括上下两个桥臂，每个桥臂由N个SM子模块和一个桥臂电感串联而成；上桥臂的N个SM子模块依次记为SMp1，SMp2，…，SMpN；下桥臂的N个SM子模块依次记为SMn1，SMn2，…，SMnN；上桥臂的桥臂电感记为Lp；下桥臂的桥臂电感记为Ln；所述的SM子模块由1个电容Csm和2个IGBT管Tsm1、Tsm2构成；Csm的正极和Tsm1的集电极相连，Csm的负极和Tsm2的发射极相连；Tsm1的发射极和Tsm2的集电极相连构成半桥子模块的输出端正极，Tsm2的发射极作为半桥子模块的输出端负极；每相上桥臂的N个SM子模块和Lp依次串联，即SMp1的负端与SMp2正端相连；处于中间的SMpi的正端与SMp(i-1)的负端相连，SMpi的负端与SMp(i+1)的正端相连，i＝2，3，…，N-1；SMpN负端与Lp一端相连，Lp另一端和Ln的一端相连，作为MMCk的输入端正极；每相下桥臂的Ln和N个SM子模块依次串联，即Ln另一端与SMn1正端相连；处于中间的SMni的正端与SMn(i-1)的负端相连，SMni的负端与SMn(i+1)的正端相连，i＝2，3，…，N-1；F相桥臂包括四个电容C1，C2，C3，C4；C1的负极和C2的正极相连，连接点和T1的b端相连；C3的负极和C4的正极相连，连接点和T2的b端相连；T1的a端和T2的a端相连，作为MMCk的输入端负极；SMp1的正端、C1的正极和C3的正极两两相连，作为MMCk的输出端正极；SMnN的负端、C2的负极和C4的负极两两相连，作为MMCk的输出端负极；滤波电容Cv的两端分别和MMCk的输入端正极、输入端负极相连；MMCk的输入端正极与绕组Ak的正极相连；MMCk的输入端负极与绕组Ak的负极相连；MMC1的输出端正极与直流电网正极相连；MMCj的输出端正极与MMC(j-1)的输出端负极相连，MMCj的输出端负极与MMC(j+1)的输出端正极相连，j＝2，3，4，5；MMC6的输出端负极与直流电网的负极相连。6个单相MMC半桥变换器的控制方法相同；对于任意一个单相MMC半桥变换器，其控制方法包括桥臂电容电压控制、最大功率跟踪控制、子模块电容电压平衡控制、子模块电容电压波动抑制控制；所述的桥臂电容电压控制的步骤如下：(1)检测MMCk输出端电压Udc，与给定值Udcref比较，比较结果通过第一PI调节器进行调节，得到第一PI调节器的输出结果k1：其中，kp1和ki1是第一PI调节器的比例系数和积分系数；(2)检测当前交流侧电流iout，得到方向信号Sd1；具体为，当iout为正时，Sd1＝1；当iout为负时，Sd1＝-1；当iout为0时，Sd1＝0；(3)检测C2电压UC2，与给定值UC2ref比较，比较结果通过第二PI调节器后再与Sd1以及当前T1的开关状态S1相乘，得到电流补偿因子k2：其中，kp2和ki2是第二PI调节器的比例系数和积分系数；当T1导通时，S1＝1；当T1关断时，S1＝0；(4)检测C4电压UC4，与给定值UC4ref比较，比较结果通过第三PI调节器后再与Sd1以及当前T2的开关状态S2相乘，得到电流补偿因子k3：其中，kp3和ki3是第三PI调节器的比例系数和积分系数；当T2导通时，S2＝1；当T2关断时，S2＝0；所述的最大功率跟踪控制的步骤如下：(1)检测当前风速v，与六相电机的叶片半径R和最佳叶尖速比λopt一起计算电机转子的角速...
【专利技术属性】
技术研发人员：荣飞，孙文隆，黄守道，严家俊，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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