兆瓦級直驅(qū)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(qū)型風力發(fā)電機組因其具有能量轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、并網(wǎng)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(xiàn)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(xiàn)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(qū)型風電機組不控整流后接直流側(cè)電壓穩(wěn)定結(jié)構(gòu)加若干個PWM電壓源型變流單元并聯(lián)結(jié)構(gòu),和雙PWM并聯(lián)后并網(wǎng)變流技術展開理論研究,對風電機組側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)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(xiàn)狀,比較了當前的主流風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu):雙饋發(fā)電機與直驅(qū)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(wǎng)

3、變流電路及其主要特點。研究直驅(qū)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(wǎng)變流技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,比較現(xiàn)有的常規(guī)直驅(qū)型風電變流器的拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣,并比較大功率高電壓風力發(fā)電變流器拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。
　　 論文首先采用“三相不控整流+兩個串聯(lián)的升壓斬波(Double Boost)”結(jié)構(gòu),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(jié)現(xiàn)有系統(tǒng)模型的基礎上得出該類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各關鍵部分的數(shù)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(zhuǎn)d-q坐標系下的數(shù)學模型并進行了坐標變換,設計了雙PWM變換器的基于PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)控制系統(tǒng),并對提高網(wǎng)側(cè)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(lián)型雙PWM變流