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

1、在能源安全問題日趨嚴峻的形勢下，本文闡述了風能利用與風力發(fā)電的重要意義及其廣闊的發(fā)展前景。為適應大容量風電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，提出了一種適用于直驅式永磁風力發(fā)電系統(tǒng)的功率變換器拓撲結構-Boost斬波-三電平變換器。在該結構中，發(fā)電機定子端連接二極管整流橋，電網(wǎng)側采用二極管箝位型三電平變換器，整流橋與網(wǎng)側變換器之間通過Boost三電平斬波器連接?；谠撏負浣Y構，并針對網(wǎng)側三電平變換器直流側中點電位不平衡的問題，提出了Boost三電平斬波器的

2、相差控制方式，該控制方式通過調節(jié)斬波器中兩個功率器件開關信號間的相差，達到平衡輸出側中點電位的目的，而在控制中點電位過程中，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)學模型，該模型為斬波器的控制器設計提供了理論依據(jù)。
　　 鑒于通過Boost三電平斬波器同時實現(xiàn)風電系統(tǒng)MPPT控制與網(wǎng)側三電平變換器中點電位平衡控制，因此斬波器控制器采用并行雙PI調節(jié)的控制策略。為驗證該控制策略的可行性，

3、將其應用于一個典型的大容量風力發(fā)電系統(tǒng)，并進行了仿真研究，結果表明該控制策略能夠達到預期的效果。為進一步驗證該控制策略的有效性，與兩種基于短矢量冗余開關狀態(tài)選擇的中點電位平衡控制策略進行了對比分析，并將這兩種控制策略也分別應用于同一風力發(fā)電系統(tǒng)中，數(shù)字仿真結果表明所提出功率變換器控制策略在中點電位平衡以及網(wǎng)側功率調節(jié)中均可達到滿意的效果。同時，由于中點電位不平衡被斬波器所抑制，因此網(wǎng)側變換器的SVPWM調制算法得到了較大程度的簡化。

4、r>　　 在所提出的功率變換器拓撲中，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，推導了臨界電感的計算方法，并且分析了不同工作模式對輸出側電容紋波的影響。仿真與實驗結果驗證了理論分析的正確性，進而表明該分析方法對Boost三電平斬波器的設計具有一定參考價值，且具有通用性。
　　 此外，針對網(wǎng)側變換器矢量定向控制策略中