本发明属于风力发电并网控制领域，具体涉及一种阻抗源直驱永磁风力发电系统的全风速功率控制方法。
背景技术：
阻抗源(z源、准z源、半准z源等)直驱永磁风力发电系统具有单级控制、允许逆变桥臂直通、无需插入死区时间等优势，为进一步提高并网可靠性和降低系统成本提供了一种新思路。目前，关于阻抗源直驱永磁风力发电系统功率控制的研究，仅限于mppt阶段，而当风速超过额定转速时，若继续以传统方法进行控制将导致永磁同步风力发电机飞车；当发电机输出功率超过其额定功率时，若继续以传统方法进行控制将导致发电机烧毁，严重影响了阻抗源直驱永磁风力发电系统的安全性。因此，有必要设计一种全风速下的阻抗源直驱永磁风力发电系统的功率控制方法。
技术实现要素：
针对背景技术所述的缺陷或不足，本发明提供了一种阻抗源直驱永磁风力发电系统的全风速功率控制方法，保证系统的安全、高效运行。
一种阻抗源(z源、准z源、半准z源等)直驱永磁风力发电系统的全风速功率控制方法，步骤包括：
(1.1)采集永磁同步风力发电机转速ωg，判断ωg是否小于永磁同步风力发电机转速ωgn；
(1.2)若ωg<ωgn，阻抗源直驱永磁风力发电系统进入最大风能跟踪阶段，根据实际风速确定永磁同步风力发电机转速给定值ωg*；
(1.3)若ωg≥ωgn，采集永磁同步风力发电机输出功率p，判断p是否小于永磁同步风力发电机输出额定功率pn；
(1.4)若p<pn，阻抗源直驱永磁风力发电系统进入恒转速运行阶段，永磁同步风力发电机转速给定值即为额定转速ωgn；
(1.5)若p≥pn，阻抗源直驱永磁风力发电系统进入恒功率输出阶段。
所述步骤(1.2)中最大风能跟踪阶段的直通占空比d0通过如下步骤获得：
(2.1)将ωg*和ωg比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值il*；
(2.2)将il*和阻抗源网络电感电流检测值il比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源逆变器的直通占空比d0。
所述步骤(1.4)中恒转速运行阶段的直通占空比d0通过如下步骤获得：
(3.1)将ωgn和ωg比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值il*；
(3.2)将il*和阻抗源网络电感电流检测值il比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源逆变器的直通占空比d0。
所述步骤(1.5)中恒功率输出阶段的直通占空比d0通过如下步骤获得：
(4.1)将p和pn比较后输入比例积分控制器，得到转速给定值ωg0*，该比例积分控制器向下限幅为0；
(4.2)将ωgn和ωg0*、ωg比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值il*；
(4.3)将il*和阻抗源网络电感电流检测值il比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源逆变器的直通占空比d0。
本发明与现有技术相比的益处在于：
(1)该方法避免了阻抗源直驱永磁风力发电系统中发电机超过额定转速而未加控制引起的飞车状态；
(2)该方法避免了阻抗源直驱永磁风力发电系统中发电机超过其输出额定功率引起的发电机定子绕组过热，甚至烧毁。
附图说明
图1为本发明实施方法的基本流程示意图。
图2为阻抗源直驱永磁风力发电系统最大风能跟踪阶段控制框图。
图3为阻抗源直驱永磁风力发电系统恒转速运行阶段控制框图。
图4为阻抗源直驱永磁风力发电系统恒功率输出阶段控制框图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图和实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种阻抗源(z源、准z源、半准z源等)直驱永磁风力发电系统的全风速功率控制方法，步骤包括：
(1.1)采集永磁同步风力发电机转速ωg，判断ωg是否小于永磁同步风力发电机转速ωgn；
(1.2)若ωg<ωgn，阻抗源直驱永磁风力发电系统进入最大风能跟踪阶段，根据实际风速确定永磁同步风力发电机转速给定值ωg*；
(1.3)若ωg≥ωgn，采集永磁同步风力发电机输出功率p，判断p是否小于永磁同步风力发电机输出额定功率pn；
(1.4)若p<pn，阻抗源直驱永磁风力发电系统进入恒转速运行阶段，永磁同步风力发电机转速给定值即为额定转速ωgn；
(1.5)若p≥pn，阻抗源直驱永磁风力发电系统进入恒功率输出阶段。
如图2所示，步骤(1.2)中最大风能跟踪阶段获得直通占空比d0的步骤包括：
(2.1)将ωg*和ωg比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值il*；
(2.2)将il*和阻抗源网络电感电流检测值il比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源逆变器的直通占空比d0。
如图3所示，步骤(1.4)中恒转速运行阶段获得直通占空比d0的步骤包括：
(3.1)将ωgn和ωg比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值il*；
(3.2)将il*和阻抗源网络电感电流检测值il比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源逆变器的直通占空比d0。
如图4所示，步骤(1.5)中恒功率输出阶段获得直通占空比d0的步骤包括：
(4.1)将p和pn比较后输入比例积分控制器，得到转速给定值ωg0*，该比例积分控制器向下限幅为0；
(4.2)将ωgn和ωg0*、ωg比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源网络电感电流给定值il*；
(4.3)将il*和阻抗源网络电感电流检测值il比较后输入比例积分控制器，得到阻抗源逆变器的直通占空比d0。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明思路和原则下的修改、改进方案均属于本发明的保护范围。