基于RB-IGBT的電流源型風(fēng)電變流器研究.pdf

1、隨著化石能源的大量使用，能源危機(jī)和環(huán)境污染日益成為人類面臨的重要問(wèn)題，風(fēng)能作為最具開(kāi)發(fā)前景的可再生清潔能源，近年來(lái)在全球范圍內(nèi)得到了充分開(kāi)發(fā)和利用。隨著風(fēng)電技術(shù)迅速發(fā)展，高可靠性和低維護(hù)成本的風(fēng)電機(jī)組越來(lái)越受到人們的關(guān)注和研究。電流源型變流器由于功率器件數(shù)量少、無(wú)直流母線電容，可靠性高。但傳統(tǒng)的電流源型變流器由于開(kāi)關(guān)器件的限制，在成本以及體積方面均不及相同功率等級(jí)的電壓源型變流器，由于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展，尤其是高頻逆阻型器件RB-IG

2、BT的問(wèn)世，使得電流源型變流器有被應(yīng)用于風(fēng)電變流器中的可能。本文以基于永磁同步電機(jī)的電流源型風(fēng)電變流器為研究目標(biāo)，針對(duì)機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器控制策略、最小直流電流控制、LC諧振抑制等方面展開(kāi)研究，本文主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下：
　　(1)介紹了基于永磁同步電機(jī)的電流源型風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各部分工作原理，詳細(xì)分析該風(fēng)電系統(tǒng)中的風(fēng)力機(jī)、永磁同步電機(jī)、電流源型變流器等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并推導(dǎo)出了其數(shù)學(xué)模型。
　　(2)根據(jù)基于永磁同步電機(jī)的電流

3、源型風(fēng)電系統(tǒng)中各部分結(jié)構(gòu)的控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的控制策略。針對(duì)風(fēng)力機(jī)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)功率捕獲(MPPT)的目標(biāo)，介紹了3種使風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下捕獲最大風(fēng)功率的控制策略，并給出了3種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比；針對(duì)機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的機(jī)側(cè)控制策略和基于電網(wǎng)電壓定向的網(wǎng)側(cè)控制策略；針對(duì)電流源型變流器直流電流受風(fēng)速影響的特點(diǎn)，從降低系統(tǒng)損耗的角度出發(fā)，分別推導(dǎo)了滿足機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器控制需求的最小直流電流，并給出了變流

4、器可正常運(yùn)行的最小直流電流邊界條件。最后通過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證了控制策略的正確性和有效性。
　　(3)針對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器中的LC濾波器以及發(fā)電機(jī)定子電感與機(jī)側(cè)濾波電容存在諧振的問(wèn)題，本文以電流源型整流器(CSR)為例，在分析LC諧振機(jī)理的基礎(chǔ)上，引入了一種基于電感電流反饋的有源阻尼控制策略，并詳細(xì)分析了電網(wǎng)電感對(duì)有源阻尼控制的影響，提出了電網(wǎng)電感的檢測(cè)方法，最后給出了一種引入電網(wǎng)電感修正的有源阻尼控制策略。為提升系統(tǒng)可靠性，本文在分

5、析虛擬磁鏈思想和CSR數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，通過(guò)狀態(tài)重構(gòu)的方法，設(shè)計(jì)了電網(wǎng)電流觀測(cè)器，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)交流電流傳感器的有源阻尼控制。最后通過(guò)MATLAB仿真驗(yàn)證了電網(wǎng)電流觀測(cè)器的正確性和有源阻尼控制策略的有效性。
　　(4)詳細(xì)分析了電流源型變流器中的空間矢量調(diào)制策略，為定量分析基于RB-IGBT的電流源型風(fēng)電變流器損耗，本文給出了一種分析基于SVPWM調(diào)制的電流源型變流器損耗方法，建立了不同調(diào)制策略下的開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗模型。以基于高速逆