低速永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變流器若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、低速永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不需要齒輪箱、易于維護、可靠性高，且發(fā)電機和電網(wǎng)之間解耦，在電網(wǎng)電壓跌落時可以快速的向電網(wǎng)提供無功支持，和電網(wǎng)之間具有柔性連接特性。因此永磁直驅(qū)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日益成為研究的熱點。
　　 本文對低速永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電的若干關(guān)鍵技術(shù)進行了理論分析和實驗研究，具體研究如下。
　　 文章對基于載波移相并聯(lián)的LCL輸出濾波器的拓撲結(jié)構(gòu)進行了理論分析和對比研究，包括變流器模塊化、體積、環(huán)流、濾波性能。并基

2、于LCL濾波器的物理意義分析了LCL濾波器三個元件選取的設(shè)計原則，為基于載波移相并聯(lián)變流器的LCL輸出濾波器設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。
　　 針對載波移相并聯(lián)導(dǎo)致的環(huán)流問題，分析了環(huán)流產(chǎn)生的機理，并對環(huán)流進行了數(shù)學(xué)建模，提出了一種獨立設(shè)計環(huán)流控制環(huán)的環(huán)流控制策略。控制策略分離環(huán)流并獨立控制，有效提高了環(huán)流控制的穩(wěn)態(tài)精度，環(huán)流控制策略在抑制低頻環(huán)流的同時保持了對基波電流控制的良好動靜態(tài)性能，具有良好的環(huán)流抑制效果。
　　 實現(xiàn)載

3、波移相并聯(lián)變流器一個重要技術(shù)是PWM發(fā)生器的設(shè)計，文章基于FPGA開發(fā)了可靈活擴展的PWM發(fā)生器IPCore，在本系統(tǒng)的載波移相3模塊并聯(lián)應(yīng)用中取得了良好的效果。
　　 本文建立了基于載波移相并聯(lián)的LCL濾波器的數(shù)學(xué)模型，并和單模塊LCL濾波器模型進行了對比，建立了兩種濾波器在本質(zhì)上的等效關(guān)系，根據(jù)前述LCL濾波器的等效關(guān)系及數(shù)字控制采樣延時的固有特性，提出了一種基于采樣延時穩(wěn)定LCL濾波器網(wǎng)側(cè)和變流器側(cè)電流反饋的控制策略。通過

4、合理選擇采樣頻率，配置系統(tǒng)的閉環(huán)零極點，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。理論和實驗研究深入揭示了采樣頻率的選擇和系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系，為載波移相并聯(lián)LCL濾波器穩(wěn)定控制奠定了基礎(chǔ)。
　　 風(fēng)電場一般位于電力網(wǎng)末端，屬于弱電網(wǎng)，針對電網(wǎng)電壓跌落時風(fēng)機脫網(wǎng)對電網(wǎng)造成的嚴重危害。本文提出了一種機電復(fù)合儲能的控制策略，控制策略在電網(wǎng)電壓跌落時能有效利用風(fēng)力機大轉(zhuǎn)動慣量儲能，減弱了電網(wǎng)的動態(tài)過程對變流器可靠性運行的影響，同時風(fēng)機儲能的有效利用，和傳統(tǒng)單

5、制動電阻方案相比，提高了低電壓穿越時系統(tǒng)的發(fā)電效率。
　　 為了提高風(fēng)電變流器運行的可靠性，基于載波移相并聯(lián)變流器的容錯能力，文章實驗研究了載波移相并聯(lián)單元的某一橋臂故障、故障模塊的切除和冗余單元的投入對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響，仿真和實驗結(jié)果表明，采用適當?shù)谋Ｗo控制，基于載波移相并聯(lián)的變流器具有良好的冗余容錯能力。
　　 提出了一種基于電機端電壓定向單位功率因數(shù)控制策略，該策略利用光電碼盤實時準確跟蹤電機轉(zhuǎn)子磁場相位，根據(jù)轉(zhuǎn)子磁