直驱型风电系统单周期控制的并联Boost PFC变换器分析与设计

直驱型风力发电系统采用三相不控整流桥与带有大容量电容器的电压源电流控制型逆变器并网发电,电能变换电路向永磁同步发电机中注入了大量低频谐波,增加了系统损耗,减少了系统功率容量。提出了一种将两组Boost电路并联,并采用单周期技术加以控制的方案。仿真结果表明,该方案实现了对永磁同步发电机的输出进行功率因数校正、降低发电机电流的谐波含量、提高系统功率容量的目标,从而验证了该方案的可行性和正确性。     

载波相移三相单管电路在直驱系统中的应用

为改善传统的直驱型风力发电系统中永磁同步发电机的谐波特性,从功率因数校正(PFC)、升压和提高系统容量的角度出发,将3个三相单管Boost型PFC电路交错运行的方案应用在直驱系统中。结果表明,在支路电流均工作于断续电流模式时,合成电流基本工作于连续电流模式,谐波特性良好。三相单管BoostPFC电路具有开关频率固定、元件数量少、成本低、控制简单、可靠性高等优点,该拓扑能对永磁同步发电机的输出进行功率因数校正,减少发电机电流的谐波含量和发电机损耗,提高发电机的有功功率输出能力和系统效率。采用载波相移技术能在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的效果,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率而不是简单地将谐波向高次推移,能在提高装置容量的同时,有效地减小输出谐波,提高整个装置的信号传输带宽。仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

大功率直驱风电系统高效率变流器设计

在兆瓦级直驱风电系统中,发电机定子电压等级通常采用较低的690V,而定子电流等级则很高,给全功率变流器的设计和制造造成了的困难,特别是效率问题比较突出。提出一种基于直驱多相永磁同步发电机和三电平混合式变流器的技术方案,用以替代传统的三相发电机和两电平变流器并联方案,具有更好的谐波性能和效率。讨论不同变流器拓扑在方案中的应用及其参数设计方法,并在谐波、效率和成本方面进行了比较。     

新型永磁风力发电机控制策略的仿真研究

直驱式永磁同步发电系统以其噪声小、可靠性高等优点在风力发电系统中越来越得到重视。对一种采用新型永磁同步发电机的直驱式永磁同步发电系统进行了仿真研究,建立了新型永磁风力发电机组的MATLAB模型,提出了一种基于萤火虫群算法的优化功率分配方法。该方法以减小发电机损耗为目标,能够较大地提高发电机组的效率。仿真结果表明,采用优化功率分配方法的发电机由于能够减小损耗,可以输出更多的有功功率,具有更高的发电效率。研究结果可为新型永磁同步发电机发电效率的提高提供参考。     

小型并网永磁直驱风电系统控制的研究

该文讨论了一种低成本的小型并网永磁直驱风力发电系统。该系统由永磁同步发电机(PMSG)、二极管整流电路、Boost斩波电路和三相电压型PWM逆变器组成。通过控制Boost斩波电路,实现风力发电系统的最大功率跟踪。利用电网电压定向控制技术控制三相电压型PWM逆变器,采用双闭环矢量控制结构,调节直流电压并控制流向电网的无功功率。最后,以15 kW的样机的实验结果验证了系统控制策略的可行性。     

并网型直驱式永磁同步风力发电系统暂态特性仿真分析

为了研究并网的大容量直驱式永磁风力发电系统的暂态特性,基于Matlab建立了风速、风轮机、直驱式永磁同步发电机的模型;研究了直驱式风力发电系统全功率双脉宽调制变流器的控制策略及桨距角控制系统。以含风电场的简化电网为例研究了风电场接入电网后,电网电压降落及风电场附近母线发生单相短路、三相短路接地故障时,直驱式永磁风力发电系统的暂态特性;仿真结果表明电网故障时,直驱式永磁风力发电系统可以进行无功功率控制,对电网电压的恢复有积极作用,不向短路点提供短路电流,确保风电系统连续运行,提高了电力系统的安全稳定性。     

含LCL滤波的测功用永磁同步发电机电流控制策略

永磁同步电力测功机系统将永磁同步发电机通过PWM整流器实现能量回馈,相比于传统的功率吸收型测功机节约大量能源,其电流精确控制技术值得研究。近年来LCL型滤波器被广泛用于电压源型PWM整流器滤波,其控制策略备受关注。为了提高由LCL滤波的永磁同步发电机电流控制系统性能,文章提出一种整流器侧电流反馈加电动势前馈补偿的电流控制策略。首先建立了由LCL滤波的三相永磁同步发电机PWM整流发电系统的数学模型,然后对LCL滤波器的整流器侧电流反馈有源阻尼控制进行了分析,接着提出了有电动势微分前馈的整流器侧电流反馈的定子电流控制策略,最后通过Simulink仿真验证了所提出的控制策略。仿真结果表明所提出的控制策略能够很好的抑制永磁同步发电机的定子电流谐波,提高了电流控制的精度,保证发电机很高的功率因数输出。     

直驱式风力发电系统的仿真建模与运行特性研究

研究了基于永磁同步发电机的直驱式风力发电系统中PWM背靠背全功率变流器的运行特性,详细介绍了发电机侧和电网侧PWM变流器的运行状态,在数学模型的基础上给出了具体的控制策略.在Mat-lab/Simulink7.1环境下建立了系统从永磁同步发电机到电网的仿真模型,并利用S函数编写了发电机侧和电网侧变流器的控制程序,给出了系统的控制框图及仿真程序流程图.最后,在实验室搭建的17 kW直驱式风力发电实验平台上验证了系统的控制策略.仿真和实验结果都表明系统能够在不同风速下稳定运行,发电机侧输出电流近似正弦,谐波含量小;电网侧变流器在风速突变引起发电机输出功率变化的情况下能够稳定直流侧电压,输出有功和无功电流完全独立可调,并网电流质量较高.     

直驱永磁风力发电系统箝位式三电平变流器的控制和仿真

研究了基于永磁同步发电机的直驱式风力发电系统中PWM背靠背双三电平全功率变流器的运行特性,详细介绍了发电机侧和电网侧PWM变流器的运行状态,在数学模型的基础上给出了具体的控制策略。仿真结果表明系统能够在不同风速下发电机侧输出电流近似正弦谐波含量少,系统能够稳定运行;电网侧输出的有功和无功电流完全独立可调,直流侧电压稳定,并网电流质量较高。     

永磁直驱机组低电压穿越研究

风机的低电压穿越能力对于风电比例较大的电网的稳定运行十分必要。在分析永磁直驱风电机组数学模型和控制策略的基础上,研究了永磁直驱风电机组实现低电压穿越的方法和相应控制方案。应用于风力发电的永磁同步发电机采取特殊的设计方案,其较多的极对数使得在转子转速较低时,发电机仍然可以工作,因而在永磁直驱同步风电系统中使风轮机与永磁同步发电机转子直接耦合,省去齿轮箱,提高了效率,减小了发电机的维护工作,并且降低了噪声。另外永磁直驱