具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，一种新能源发电直驱系统，包括电量管理系统5、升压变压器6、变频器7、第一电机8、第二电机9、变速箱10、储能系统3、控制系统4，以及光伏发电系统1和风力发电系统2、。

其中，电量管理系统5分别与光伏发电系统1和风力发电系统2相连，用于调整光伏发电系统1和/或风力发电系统2的电能管理，使光伏发电系统1和风力发电系统2按照预设参数条件工作。光伏发电系统1的输出端和风力发电系统2的输出端均与升压变压器6的输入端相连，升压变压器6的输出端与变频器7的输入端相连，通过升压变压器6，将光伏发电系统1和风力发电系统2发出的电升压至35KV或更高电压等级，再经变频器7，根据第一电机8的实际需要对电能参数进行调整。第一电机8与变频器7的输出端相连，第二电机9由外部电网12驱动供电，第一电机8和第二电机9通过联轴器直接相连，第二电机9的输出端经过变速箱10与外部负载11相连，在本实施例中，外部负载11为压缩机。

储能系统3分别与光伏发电系统1和风力发电系统2的输出端相连，用于对光伏发电系统1和风力发电系统2产生的多余电量进行消纳存储，保证新能源驱动电机启动和运行功率足够，提高光伏供电系统供电质量。控制系统4连接于电量管理系统5和储能系统3之间，用于接收电量管理系统5发送的控制信号，并根据控制信号控制储能系统3向升压变压器6输送的电能，控制系统4还与变频器7相连，用于根据电量管理系统5发送的控制信号控制变频器7的输出电能。电量管理系统5是整个新能源发电直驱系统的远程控制端，通过控制系统4控制整个系统的工作运行。

第一电机8和第二电机9之间通过联轴器直接连接，同轴、同转速运行，在光伏发电系统1和风力发电系统2发电不足时，第一电机8作为负载和机组一起运行，此时第一电机8有一定的机械损耗，大约为电机额定功率的1％以内，类似于小电机拖动大电机的应用，为了保证在第一电机8启动时能有稳定的电压和功率输出，光伏发电系统1和/或风力发电系统2在电站侧配置了储能系统3，在相应配电系统中还可配置柴油发电机，使柴油发电机与光伏发电系统1和风力发电系统2、以及升压变压器6相连，用于光伏发电系统1和风力发电系统2启动前提供动力电源。第二电机9采用外部电网12供电，工频运行，第一电机8采用变频控制，实现与第二电机9同轴驱动外部负载11的目的，使外部电网12供电的第二电机9，与光伏发电系统1和风力发电系统2供电的第一电机8在同一转速下可靠运行。

本发明的实施例一更适用于由于政策原因不能与工频电网并网运行，且具有就近消纳条件的新建光伏发电系统1和/或风力发电系统2，或者已建成上网，消纳条件也具备，但仍有大量弃风弃光现象的已有电站。

实施例二

如图2所示，与本发明实施例一的区别在于，第一电机8和第二电机9不是通过联轴器直接相连，而是通过同步离合器13相连。

第一电机8与第二电机9转速匹配，采用同步离合器连接，当第一电机8的转速大于等于第二电机9的转速时，可以实现第一电机8的即时投入，当光伏发电系统1和/或风力发电系统2发电能量不足时，同步离合器13将第一电机8自动切除掉，保证第二电机9拖动负载的可靠运行，同样，为了在第一电机8启动时有稳定的电压和功率输出，光伏发电系统1和/或风力发电系统2可在电站侧配置储能系统3，并在相应的配电系统中配置柴油发电机。

第二电机9采用外部电网12供电，工频运行，第一电机8采用变频控制，实现与第二电机9同轴驱动外部负载11的目的，使外部电网12供电的第二电机9与第一电机8在同一转速下可靠运行。

本发明已通过技术仿真验证，仿真结果证明本发明的方案可行。

另外，在本发明的其他实施例中，还可以将本发明实施例一和实施例二中的光伏发电系统1和风力发电系统2，替换为单一的光伏发电系统1或风力发电系统2。本发明中的光伏发电系统1和/或风力发电系统2，还可以替换为其他新能源发电系统，同样能够解决其他新能源发电系统类似无法连续驱动负载工作的问题，或者用于提高其他新能源系统的供电效率。

另外，本发明中的电量管理系统5、控制系统4和储能系统3均可采用目前电站系统中常用的现有相应系统，其中配置的相应软件，也为成熟的现有程序，可直接配置使用，也并不是本发明的创新所在。

另外，由于两路电源的电压、频率等电网参数存在差异，会导致两台电机的转速不一致，在拖动同一个负载时，将产生轴扭矩，造成机组故障，使机组无法正常运转。

本发明实施例一和实施例二中，变频器7输入均可采用移相变压器，副边为降压，采用延边三角形型式。每个功率单元三相输入经整流桥整流、电容器滤波后变成稳定的直流，再通过由IGBT组成的H桥逆变成单相SPWM波形，每相由多个功率单元串联而成，输出连接构成高压系统，直接驱动第二电机2。对于由不同电源供电的两台电机同轴拖动同一外部负载11时，由于两台电机供电电源的瞬时的电压和频率可能不相同，导致两台电机的转速不同步，轴系发生扭振，以及电机过载等情况。为了避免该情况发生，本发明还提出了如下的同步性控制方法：

启动时，先启动第二电机9，再启动变频转矩环控制运行的第一电机8，第一电机8启动时，考虑两台电机同轴驱动的问题，可转速跟踪启动，拖动第一电机8。在第一电机8通过同步离合器6并上第二电机9同轴运行之前，需通过变频器7启动第一电机8，使第一电机8的转速与第二电机9的转速达到基本一致，在此阶段变频器7采用图3所示无速度传感器矢量控制策略控制第一电机8运行。异步电机矢量控制原理通过将电流分解至dq轴将异步电动机电流解耦控制，以达到和直流电机相似的控制效果，实现电流转矩分量iq和磁链分量id实时指令跟踪，从而实现电磁转矩的准确控制。

第一电机8启动的矢量控制，包括转速闭环控制和定子电流闭环控制。预设转子转速和辨识得到的实际转子转速ω_r进行差值比较，经过PI速度调节器后输出转矩电流即为预设转矩电流，预设转子磁链与经转子磁链观测和速度观测模型得到的实际转子磁链进行差值比较，通过磁链调节器输出励磁电流即为预设励磁电流。第一电机8的定子电流可以通过电流互感器测得，电压通过电压重构技术获得，所获得的电流信号(i_A、i_B、i_C)通过三相静止到两相静止坐标变换(3s/2s变换)后，得到两相静止变换坐标系下的对应电流信号i_sα、i_sβ，此电流信号作为计算转子磁链和磁场定向角θ的转子磁链观测和速度观测的电流输入，同时，将此电流信号再经过PARK变换(两相静止到两相旋转坐标变换)，得到两相旋转坐标系下的对应电流信号将两相旋转坐标系dq上的励磁电流转矩电流分别与预设励磁电流预设转矩电流进行差值运算后输入电流调节器，再使预设励磁电流和预设转矩电流分别经前馈补偿后，与其对应的差值比较结果进行加和运算，输出dq轴系上的电压信号再经反PARK变换为两相静止坐标系αβ上的电压将该电压作为计算转子磁链观测和速度观测模型的输入，同时对逆变器VSI进行控制，进而驱动第一电机8运行。

该矢量控制是基于实现电流转矩分量iq和磁链分量id的实时指令跟踪，从而实现电磁转矩的准确控制。

第一电机8达到与第二电机9同步转速后，同步离合器6将第一电机8与第二电机9切换至同轴运行，可将前述第一电机8启动的转速环控制切除，采用转矩环矢量控制的模式，切换后的控制方法如下：

当第一电机8与第二电机9同轴运行后，第一电机8采用最大功率运行矢量控制模式，第一电机8根据光伏发电系统和/或风力发电系统的功率输出，和第二电机9同轴驱动负载5，在此过程中，第一电机8和第二电机9需要同转速和同频率运行，系统的功率方程和转矩方程分别如下：

P_第一电机+P_第二电机＝P_负载

其中，P_第一电机为第一电机的输出功率，P_第二电机为第二电机的输出功率，P_负载为负载的功率，T_第一电机为第一电机的输出转矩，T_第二电机为第二电机的输出转矩，T_负载为负载的转矩，J为系统转动惯量，为系统加速度。

第二电机9的输出转矩和变频器7控制的第一电机8输出转矩，与负载5转矩的差值决定着系统的转速变化及同步性控制。当变频器7根据光伏发电系统和/或风力发电系统的可提供能量变化，输出的功率也在变化。当变频器7根据增加的有功功率指令控制第一电机8输出更大的电磁转矩后，系统的加速度为正，加速运行，使第二电机9的滑差变小，其输出的电磁转矩也变小，系统的转矩方程将重新平衡；当变频器7根据减少有功功率指令控制第一电机8输出的电磁转矩变减小，系统电磁转矩方程的调整过程正好与上述过程相反，使系统达到新的平衡。

当第二电机9的输出功率变化带来第二电机9滑差的变化，转速一致跟随第一电机8功率输出的波动而变化，使第二电机9和第一电机8同轴、同转速运行，且系统运行转速应在第二电机9的额定负载转速和空载转速之间变化。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。