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(hù)、可靠性高，且發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間解耦，在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)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(diǎn)。
　　 本文對(duì)低速永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，具體研究如下。
　　 文章對(duì)基于載波移相并聯(lián)的LCL輸出濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析和對(duì)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(gè)元件選取的設(shè)計(jì)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(jì)提供了理論基礎(chǔ)。
　　 針對(duì)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(jī)理，并對(duì)環(huán)流進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，提出了一種獨(dú)立設(shè)計(jì)環(huán)流控制環(huán)的環(huán)流控制策略?？刂撇呗苑蛛x環(huán)流并獨(dú)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(shí)保持了對(duì)基波電流控制的良好動(dòng)靜態(tài)性能，具有良好的環(huán)流抑制效果。
　　 實(shí)現(xiàn)載

3、波移相并聯(lián)變流器一個(gè)重要技術(shù)是PWM發(fā)生器的設(shè)計(jì)，文章基于FPGA開發(fā)了可靈活擴(kuò)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(jìn)行了對(duì)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(shí)的固有特性，提出了一種基于采樣延時(shí)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(diǎn)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。理論和實(shí)驗(yàn)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(chǎng)一般位于電力網(wǎng)末端，屬于弱電網(wǎng)，針對(duì)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的嚴(yán)重危害。本文提出了一種機(jī)電復(fù)合儲(chǔ)能的控制策略，控制策略在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)能有效利用風(fēng)力機(jī)大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量儲(chǔ)能，減弱了電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過程對(duì)變流器可靠性運(yùn)行的影響，同時(shí)風(fēng)機(jī)儲(chǔ)能的有效利用，和傳統(tǒng)單

5、制動(dòng)電阻方案相比，提高了低電壓穿越時(shí)系統(tǒng)的發(fā)電效率。
　　 為了提高風(fēng)電變流器運(yùn)行的可靠性，基于載波移相并聯(lián)變流器的容錯(cuò)能力，文章實(shí)驗(yàn)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(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的影響，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)控制，基于載波移相并聯(lián)的變流器具有良好的冗余容錯(cuò)能力。
　　 提出了一種基于電機(jī)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(shí)時(shí)準(zhǔn)確跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相位，根據(jù)轉(zhuǎn)子磁