兆瓦級直驅式風力發(fā)電變流器關鍵技術研究.pdf

1、隨著風力發(fā)電技術的不斷發(fā)展,直驅型風力發(fā)電機組因其具有能量轉換效率高、可靠性高、并網功率控制靈活等優(yōu)點,成為了繼雙饋型風力發(fā)電機組之后風力發(fā)電技術領域的重要研究方向。而今后風力發(fā)電機的趨勢是向著大功率高電壓的方向發(fā)展,現階段的風力發(fā)電機組功率主要是1.5MW左右,輸出電壓690V,今后的趨勢是3.3MW以上,輸出電壓為10kV的大功率風力發(fā)電機。所以,現有的風力發(fā)電變流器拓撲將不適合于大功率風力發(fā)電機。因此,本文圍繞著兩種新型的全功率變

2、流拓撲——直驅型風電機組不控整流后接直流側電壓穩(wěn)定結構加若干個PWM電壓源型變流單元并聯結構,和雙PWM并聯后并網變流技術展開理論研究,對風電機組側變流器和網側變流器的設計方法與控制策略進行分析探討,通過仿真驗證了理論研究成果的正確性,并對兩種變流方式進行對比分析。
　　 論文概述了國家新能源政策以及風電發(fā)展現狀,比較了當前的主流風力發(fā)電機組結構:雙饋發(fā)電機與直驅多極同步電機等風力發(fā)電系統(tǒng)。其次,論文研究了各種變速風力發(fā)電機并網

3、變流電路及其主要特點。研究直驅型風電機組的空氣動力學特性及風能的MPPT算法,及其全功率并網變流技術的國內外研究現狀,比較現有的常規(guī)直驅型風電變流器的拓撲結構的優(yōu)劣,并比較大功率高電壓風力發(fā)電變流器拓撲結構的優(yōu)劣。
　　 論文首先采用“三相不控整流+兩個串聯的升壓斬波(Double Boost)”結構,并對電路的工作原理進行了分析,對常用的控制策略,如電流不連續(xù)導通模式(DCM)和連續(xù)導通模式(CCM),以及相電流反饋方案進行研

4、究。并在總結現有系統(tǒng)模型的基礎上得出該類系統(tǒng)結構各關鍵部分的數學模型并進行了仿真驗證。
　　 其次對PWM全控變流方式進行研究。闡述了其工作原理和特點,并建立了其在三相靜止坐標系、靜止αβ盧坐標系和兩相同步旋轉d-q坐標系下的數學模型并進行了坐標變換,設計了雙PWM變換器的基于PI調節(jié)器的雙閉環(huán)控制系統(tǒng),并對提高網側PWM變換器抗擾動性能的前饋控制策略進行了研究。分析了SVPWM兩電平變流器的原理,搭建了背靠背并聯型雙PWM變流