直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)Boost斬波——三電平變換器控制.pdf

1、在能源安全問(wèn)題日趨嚴(yán)峻的形勢(shì)下，本文闡述了風(fēng)能利用與風(fēng)力發(fā)電的重要意義及其廣闊的發(fā)展前景。為適應(yīng)大容量風(fēng)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，提出了一種適用于直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)-Boost斬波-三電平變換器。在該結(jié)構(gòu)中，發(fā)電機(jī)定子端連接二極管整流橋，電網(wǎng)側(cè)采用二極管箝位型三電平變換器，整流橋與網(wǎng)側(cè)變換器之間通過(guò)Boost三電平斬波器連接。基于該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并針對(duì)網(wǎng)側(cè)三電平變換器直流側(cè)中點(diǎn)電位不平衡的問(wèn)題，提出了Boost三電平斬波器的

2、相差控制方式，該控制方式通過(guò)調(diào)節(jié)斬波器中兩個(gè)功率器件開(kāi)關(guān)信號(hào)間的相差，達(dá)到平衡輸出側(cè)中點(diǎn)電位的目的，而在控制中點(diǎn)電位過(guò)程中，并不改變斬波器的升壓特性。根據(jù)該控制方式的基本原理，建立了Boost三電平斬波器的數(shù)學(xué)模型，該模型為斬波器的控制器設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　 鑒于通過(guò)Boost三電平斬波器同時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制與網(wǎng)側(cè)三電平變換器中點(diǎn)電位平衡控制，因此斬波器控制器采用并行雙PI調(diào)節(jié)的控制策略。為驗(yàn)證該控制策略的可行性，

3、將其應(yīng)用于一個(gè)典型的大容量風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，并進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明該控制策略能夠達(dá)到預(yù)期的效果。為進(jìn)一步驗(yàn)證該控制策略的有效性，與兩種基于短矢量冗余開(kāi)關(guān)狀態(tài)選擇的中點(diǎn)電位平衡控制策略進(jìn)行了對(duì)比分析，并將這兩種控制策略也分別應(yīng)用于同一風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，數(shù)字仿真結(jié)果表明所提出功率變換器控制策略在中點(diǎn)電位平衡以及網(wǎng)側(cè)功率調(diào)節(jié)中均可達(dá)到滿意的效果。同時(shí)，由于中點(diǎn)電位不平衡被斬波器所抑制，因此網(wǎng)側(cè)變換器的SVPWM調(diào)制算法得到了較大程度的簡(jiǎn)化。

4、r>　　 在所提出的功率變換器拓?fù)渲?，為了保證Boost三電平斬波器的輸入-輸出電壓滿足1/(1-d)的升壓關(guān)系，分析了相差控制方式下影響斬波器工作模式的主要因素，根據(jù)不同工作模式間的臨界條件，推導(dǎo)了臨界電感的計(jì)算方法，并且分析了不同工作模式對(duì)輸出側(cè)電容紋波的影響。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性，進(jìn)而表明該分析方法對(duì)Boost三電平斬波器的設(shè)計(jì)具有一定參考價(jià)值，且具有通用性。
　　 此外，針對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器矢量定向控制策略中