多模塊并聯(lián)的雙PWM永磁直驅(qū)風力發(fā)電實驗平臺若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、風能的大規(guī)模開發(fā)及有效利用已成為緩解能源危機和減輕環(huán)境惡化的迫切需求。隨著電力電子技術(shù)的進步及其在風力發(fā)電中的深入應用，變槳距功率調(diào)節(jié)與變速恒頻已成為風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的新趨勢，以雙饋感應風力發(fā)電與永磁直驅(qū)風力發(fā)電為代表的新型風力發(fā)電技術(shù)應運而生。其中，永磁直驅(qū)風力發(fā)電技術(shù)以低噪音、高效率、高可靠性、優(yōu)越的控制性能及其在建立電網(wǎng)友好型風力發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，日益成為關(guān)注的焦點。在實驗室環(huán)境下建立永磁直驅(qū)風力發(fā)電實驗平臺，以研究、開發(fā)和測試

2、風力發(fā)電技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品，可降低研發(fā)成本并提高研發(fā)效率和靈活性。
　　 本文對永磁直驅(qū)風力發(fā)電技術(shù)及其實驗平臺關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀作了概述。以此為基礎(chǔ)，對多模塊并聯(lián)的雙PWM永磁直驅(qū)風力發(fā)電實驗平臺若干關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，主要包括風力機模擬、多模塊并聯(lián)技術(shù)及實驗平臺最大功率追蹤(MPPT)的實現(xiàn)。
　　 首先，對傳統(tǒng)的直流電動機模擬風力機控制策略，如單閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制、單閉環(huán)電樞電流控制及雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制等進行了總結(jié)。其中，單閉環(huán)轉(zhuǎn)

3、矩控制與單閉環(huán)電樞電流控制指令的準確計算很大程度上依賴于直流電機的精確參數(shù)，而雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制雖然對電機參數(shù)依賴性不強，但與實際的風力機運行機制存在較大差距。因此，本文提出直接控制直流電動機的輸出功率來模擬風力機捕獲的風能，與實際的風力機運行機理更為接近，由于其實際功率的計算只需端電壓與電樞電流的檢測，其對電機參數(shù)的依賴性不強。仿真與實驗結(jié)果有效驗證了這種控制策略的可行性。
　　 然后，在總結(jié)現(xiàn)有的PWM變流器并聯(lián)方式的基礎(chǔ)上，提

4、出本實驗平臺采用載波移相線路級并聯(lián)方式，以等效提高系統(tǒng)的開關(guān)頻率，降低開關(guān)損耗，減小濾波器設(shè)計尺寸。然而，這種并聯(lián)方式會引入較為嚴重的零序環(huán)流問題，增加開關(guān)管應力和線路損耗，對控制電路也會帶來不必要的電磁干擾。因此，針對載波移相線路級并聯(lián)的零序環(huán)流，本文從零序開關(guān)狀態(tài)對其產(chǎn)生的機理進行了深入分析，提出了獨立直流母線的新型抑制策略，切斷零序環(huán)流通路，有效地抑制了零序環(huán)流，并得到了仿真和實驗驗證。
　　 最后，本文分析了現(xiàn)有風力發(fā)電

5、最大功率追蹤(MPPT)實現(xiàn)方案，結(jié)合本實驗平臺的特點，即不需風速檢測但需要各種風速變化情況，選擇采用最佳葉尖速比(TSR)控制實現(xiàn)雙PWM永磁直驅(qū)風力發(fā)電實驗平臺MPPT。由上位機模擬風場特性(包括空氣密度、風速、槳距角及風輪屬性等)，發(fā)電機側(cè)變流器對永磁發(fā)電機進行轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制，使其運行于最佳轉(zhuǎn)速，獲得與當前風速對應的最佳TSR，同時以最大功率指令控制直流電動機的輸出功率模擬風力機捕獲的最大風能，網(wǎng)側(cè)變流器穩(wěn)定直流側(cè)電壓，并